[发明专利]一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，其特征在于，

所述聚合物隔膜宽度方向为第一方向，所述聚合物隔膜长度方向为第二方向；

包括网格状筋膜（1），所述网格状筋膜（1）包括有横筋（1.1）和纵筋（1.2）；所述横筋（1.1）和纵筋（1.2）形成网格孔（1.3），

所述网格状筋膜（1）中一体成型有纤维定向无纺布（2），所述纤维定向无纺布(2)包括纵向高密度纤维束（2.1）和横向低密度纤维束（2.2），纵向高密度纤维束（2.1）覆盖所述网格孔且对应网格孔沿第一方向间隔排列，所述横向低密度纤维束（2.2）覆盖网格孔且对应网格孔沿第二方向间隔排列，所述纵向高密度纤维束（2.1）横穿在所述横筋（1.1）中，所述横向低密度纤维束（2.2）横穿在所述纵筋（1.2）中；

所述网格孔（1.3）中位于高密度纤维束（2.1）的至少一侧固设有无序的纳米静电纺丝层（3）。

2.如权利要求1所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，其特征在于，网格孔（1.3）的面积占所述网格状筋膜总面积的60～80%，所述纳米静电纺丝层（3）具有80～90%的孔隙率。

3.如权利要求2所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，其特征在于，纳米静电纺丝层（3）通过一体成型或加热粘结固化的方式锚定在纵筋和横筋上。

4.如权利要求1所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，其特征在于，纤维定向无纺布（2）采用超细聚烯烃纤维，或者采用芳族聚酰胺纤维，或者聚酰亚胺纤维，纤维直径在1-10μm的连续纤维丝。

5.如权利要求4所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，其特征在于，纳米静电纺丝层（3）采用芳族聚酰胺或者聚酰亚胺材料，纤维直径在200-1000nm。

6.如权利要求1-5任一所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

所述聚合物隔膜宽度方向为第一方向，所述聚合物隔膜长度方向为第二方向；

1）准备成膜模具，所述成膜模具包括下模（4）和上模（5），下模（4）设有网格型腔（16），所述网格型腔（16）包括间隔设置的横筋槽（16.1）和纵筋槽（16.2），在横筋槽（16.1）和纵筋槽（16.2）之间设有插件定位槽（16.3）；

2）准备纤维定向布置结构（10），纵纤维以高密度间隔（ΔH₁）连续形成宽度为网格孔（1.3）的宽度的高密度纵纤维束（14），所述高密度纵纤维束穿设在下模和上模之间对应网格孔在第一方向间隔排列并穿设在下模（4）上；横纤维以低密度间隔（ΔH₂）间隔排列至少3根形成低密度横纤维束（15），所述低密度横纤维束对应网格孔在第二方向间隔排列并穿设在下模上；

3）准备多个纳米静电纺丝片（20），采用高压纳米静电纺丝工艺在一基板上形成纳米静电纺丝片（20），将纳米静电纺丝片（20）裁剪成网格孔边长(δ)尺寸，将纳米静电纺丝片定位在插件定位槽（16.3）中；

4）分段成型筋膜，将树脂液均匀涂覆到网格型腔中，对下模的成型表面施加振动，上模（5）下行与上模（4）合模，固化所述树脂液形成成型筋膜；

5）将所述低密度横纤维束（15）切断，开模，将成型筋膜前进一个成型筋膜长度的距离且卷绕在下模下游侧的轴辊上，继续下一段成型筋膜的成型。

7.如权利要求6所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜的制备方法，其特征在于，所述网格孔为正方形，所述纳米静电纺丝片为正方形，每个边的端点和中点设有定位粘结纤维柱（21）。

8.如权利要求6所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜的制备方法，其特征在于，下模（4）和上模（5）的成型表面均采用石英材料；所述网格型腔（16）通过光刻、离子束蚀刻工艺在下模（4）的成型表面上形成，横筋槽和纵筋槽的槽深误差控制在±20nm。