[发明专利]一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，包括：准备聚芳酯纤维浆粕、聚芳酯短纤、聚芳酯长纤和纤维素浆粕，将上述四种原料分别打浆，之后抄造成型。本发明利用纤维素与聚芳酯制备纤维基电池隔膜，发挥了两者的优势互补，取长补短，制备出浸润性优异、机械强度高、成本合理的电池隔膜材料,并通过配方调整和工艺改进解决了使用造纸工艺制备聚芳酯纤维电池隔膜时出现的分纤、分散等问题，成功制备了纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜。

技术领域

本发明涉及一种锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法。

背景技术

隔膜作为锂电池技术中最为关键的内层组件，对锂电池性能的影响具有重大的意义，所以锂电池技术中隔膜材料至关重要。目前，应用最为广泛的隔膜材料还是PE、PP和PE/PP复合材料，但是一些新型的隔膜材料，如聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、氨纶、芳纶材料逐渐成为制备更加高效、稳定、安全的锂电池隔膜的材料，已占据了高端锂电池的市场。

聚芳酯为热致液晶高分子材料，聚芳酯纤维全称为芳香族聚酯纤维，是一种新型的特种合成纤维，与芳纶具有类似的全芳香族苯环结构，同样也具有能与芳纶相媲美的优良性能，比如突出的机械性能、热稳定性、阻燃性，甚至耐化学腐蚀性、抗蠕变性和耐摩擦性均要高于芳纶纤维。这是因为在聚芳酯大分子中连接芳香环的是性能更加稳定的酯基官能团。所以聚芳酯纤维也能像芳纶一样成为制备更加高效、稳定、安全的锂电池隔膜的材料。

然而，聚芳酯纤维成本高，电池隔膜材料100％采用聚芳酯纤维将导致电池隔膜的造价远高于市场上常规材料的电池隔膜，并不具备较好的市场前景；另一方面，聚芳酯大分子链上含有酯基官能团，虽然材料的浸润性优于聚烯烃材料，但比分子链上含酰胺基官能团的芳纶要差，直接用于电池隔膜材料浸润性不如芳纶。

发明内容

本申请的发明人发现，纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子，是一种天然可再生资源，成本很低，而且纤维素无毒、无污染、可降解，纤维素作为电池隔膜材料具有成本低、浸润性优异、孔隙率高、透气率高、吸液率高、离子电导率高等特性，但是纤维素制备的电池隔膜最大的不足就是机械强度低，从而限制了纤维素基电池隔膜的应用。

所以本发明利用纤维素与聚芳酯制备纤维基电池隔膜，以发挥两者的优势互补，取长补短，制备浸润性优异、机械强度高、成本合理的电池隔膜材料。

本发明的技术方案如下：

一种纤维素与聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一.准备原料：

称取聚芳酯纤维浆粕、聚芳酯短纤、聚芳酯长纤和纤维素浆粕，其中各原料的质量分数占比如下：聚芳酯纤维浆粕20％-50％，聚芳酯短纤30％-60％，聚芳酯长纤5％-10％，纤维素浆粕10-40％；

步骤二.打浆：

将所述聚芳酯纤维浆粕配制成质量分数为10％-30％的水溶液，浸泡12-24h，之后超声分散1-6h，再经槽式打浆机处理，打浆负荷为2-6kg，打浆度为20-70°SR，得到浆料；将得到的浆料用去离子水稀释至浓度为0.1-2wt％，并超声分散0.5-2h，然后添加0.01-0.06wt％分散剂聚氧化乙烯，并加入到疏解机中进行分散，疏解机转速为2500-3500r/min，强力搅拌20-50min，得到浆料A；

用60-80℃含0.08-0.2wt％的表面活性剂的水溶液将所述聚芳酯短纤稀释至浓度为0.05-1.2wt％，浸泡2-5h，之后超声分散30-60min，并利用疏解机将聚芳酯短纤均匀分散于去离子水中，其中疏解机转速为4500-6000r/min，强力搅拌30-60min，得到浆料B；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、十二烷基二甲基苄基氯化铵、吐温中的一种以上；