[发明专利]一种聚芳酯纤维基电池隔膜及其制备方法和应用在审
申请号: | 201711122319.1 | 申请日: | 2017-11-14 |
公开(公告)号: | CN107724140A | 公开(公告)日: | 2018-02-23 |
发明(设计)人: | 不公告发明人 | 申请(专利权)人: | 宁波日新恒力科技有限公司 |
主分类号: | D21B1/30 | 分类号: | D21B1/30;D21D1/02;D21H13/06;D21H21/08;D21H21/10 |
代理公司: | 上海汉声知识产权代理有限公司31236 | 代理人: | 封喜彦,胡晶 |
地址: | 315300 浙江省宁*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 聚芳酯 纤维 电池 隔膜 及其 制备 方法 应用 | ||
技术领域
本发明涉及电池隔膜技术领域,具体涉及一种聚芳酯纤维基电池隔膜及其制备方法。
背景技术
由于锂离子电池具有单体电压高、比能量高和自放电小等优点,因此被广泛应用于数码产品、电动工具和电动汽车等领域。
锂离子电池的隔膜在锂离子电池中非常重要。目前商业化的锂离子电池的隔膜绝大部分是采用PP或PE为原料,通过单向或双向拉伸制备而成。然而由于聚烯烃材料耐热和耐化学性差、机械强度不高,对锂离子电池的安全性造成一定的影响,而这也在一定程度上制约了相关行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚芳酯纤维基电池隔膜及其制备方法和应用。
本发明的技术方案如下:
一种聚芳酯纤维基电池隔膜的制备方法,包括以下步骤:
第一.准备原料:
按照以下质量分数占比准备聚芳酯纤维浆粕、聚芳酯短纤和聚芳酯长纤:聚芳酯纤维浆粕20%-50%,聚芳酯短纤40%-80%,聚芳酯长纤0%-10%;
第二.打浆:
(1)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,再经打浆得到浆料;将所述浆料用去离子水稀释至浓度为0.1-2wt%,并超声分散0.5-2h,再添加0.01-0.06wt%聚氧化乙烯,加入到疏解机中进行分散,疏解机转速为2500-3500r/min,经疏解机强力搅拌20-50min,得到浆料A;其中,聚氧化乙烯作为分散剂;
(2)用50-80℃含0.08-0.2wt%的十二烷基苯磺酸钠的水溶液将聚芳酯短纤稀释至浓度为0.05-1.2wt%,并浸泡2-5h,之后超声分散30-60min,再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;
(3)在聚芳酯长纤质量分数不为0时,用去离子水将聚芳酯长纤稀释至浓度为0.05wt%以下,并超声分散10-30min,搅拌得到均匀分散的聚芳酯长纤悬浮液,为浆料C;
以上浆料A、浆料B、浆料C的制备步骤没有先后顺序;
第三.抄造成型:
将浆料A和浆料B、或浆料A和浆料B以及浆料C混合,再加入聚氧化乙烯和助留剂,搅拌均匀,上斜网或长网纸机抄造成型,在3-8MPa压力下压榨1-5min,90-110℃下烘干,进一步在热压机上热压成型,热压温度为100-150℃、热压压力为15-30MPa,热压次数为1-3次,得到聚芳酯纤维隔膜,最后将聚芳酯纤维隔膜放入120℃真空烘箱中干燥处理5-12h。
较佳地,第二步的步骤(1)中的所述打浆为经槽式打浆机处理,打浆负荷为2.5kg,打浆度为20-80°SR;
较佳地,所述聚芳酯纤维浆粕经预处理-两次打浆工艺法制备得到,即20-50℃下用5-10wt%NaOH溶液浸泡聚芳酯纤维5-24h,其中NaOH溶液与聚芳酯的质量比为10:1-50:1,脱液、水洗后,配成浆料质量浓度为0.15-3%的纤维悬浮液,两次打浆工艺分别为槽式打浆机打浆,打浆负荷为6kg,打浆时间为5-20min和槽式打浆机打浆,打浆负荷为2.5kg,打浆时间为2-8h,最终打浆度为20-30°SR。
较佳地,所述聚芳酯纤维浆粕的比表面积为12-15m2/g,纤维平均长度为1.4-2mm。
本发明的所述聚芳酯纤维浆粕既保留了聚芳酯纤维优良的物理机械性能,而且又具有优于聚芳酯纤维的分散性。
较佳地,所述聚芳酯短纤的长度为3-8mm,纤维细度为1-1.2D。
较佳地,所述聚芳酯长纤的长度为10-15mm。适量的聚芳酯长纤的添加可以改善聚芳酯浆粕和聚芳酯短纤在去离子水中的分散性。
较佳地,第三步的抄造成型过程中聚氧化乙烯用量为三种浆料总质量的0.01-0.03wt%。
较佳地,所述助留剂选自聚乙烯亚胺、瓜尔胶、聚丙烯酰胺、聚丙乙烯胺中的一种或多种,所述助留剂的用量为三种浆料总质量的0.1-0.3%。
本发明还提供一种聚芳酯纤维基电池隔膜,其采用上述任一的制备方法制备得到,所述聚芳酯纤维基电池隔膜的厚度为70-80μm,Gurley值为54-67S/100cc,孔隙率为60-70%,离子电导率为0.89-1.1×103S/cm,260℃下处理2h的尺寸收缩率<0.5%,拉伸强度为24.6-30.1MPa,断裂伸长率为7.5-8.3%。
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