[发明专利]一种同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置和方法

说明书

本发明公开了一种同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置和方法，包括同轴共喷纺喷头，同轴共喷纺喷头包括芯储液泵、壳储液泵、芯喷头、壳喷头、接收盘和高压电源。将喷涂液和纺丝液加入到相应的储液泵中，调节同轴共喷纺装置的接收距离和同轴喷头的壳喷头与芯喷头的内径比，要求当芯喷头下面形成小液滴时纺丝液包裹住芯喷头的外壁，将未改性隔膜平铺在同轴共喷纺装置的接收盘上，调节电压，使喷涂液和纺丝液同时进行喷涂和纺丝制备锂离子电池隔膜。能够连续生产，操作方便；所制备的微/纳米纤维和微/纳米颗粒复合层具有三维立体结构，具更高孔隙率、高热稳定性、低内阻、高化学稳定性和高机械强度的优点。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置和方法。

背景技术

随着全球能源需求日益增长，锂离子电池作为一种可便利快捷地存储化学能且可将存储的能量高效无污染地转化为电能的储能装置而被广泛应用。锂离子电池主要有正负极、隔膜、电解液和极壳组成。其中隔膜处在正负极材料之间，起着隔离正负极，防止短路，阻止电子通过，允许离子通过的作用。隔膜的性能决定电池的内阻和内部界面结构，进而影响电池的容量、充放电性能、循环性能和安全性能。

目前市场上通用的锂离子电池隔膜主要是通过干法或湿法制备的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)隔膜，该类隔膜具有良好的电化学稳定性和适宜的机械强度,同时具有一定的热关闭性能。但是传统聚烯烃隔膜存在一些劣势，如：聚烯烃隔膜较低的孔隙率，较差的电解液润湿性和高温下严重的热尺寸收缩。商业聚烯烃隔膜的孔隙率一般在40％左右，非极性的聚烯烃材料与碳酸酯类的电解液润湿性较差，从而使隔膜的电解液吸液率较低，不能获得良好的离子电导率，严重影响了锂离子电池的大倍率放电性能和循环稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置，包括同轴共喷纺喷头，所述同轴共喷纺喷头包括芯储液泵和壳储液泵，所述芯储液泵和壳储液泵的上部分别设有芯储液泵输液口和壳储液泵输液口，所述芯储液泵和壳储液泵的下部分别设有芯喷头和壳喷头，所述壳储液泵包裹在所述芯储液泵的周围，所述壳喷头包裹在所述芯喷头的周围，所述芯喷头和壳喷头的下方设有接收盘，所述接收盘与所述壳储液泵的外壁之间连接有高压电源。

本发明的上述的同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置实现同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的方法，包括步骤：

步骤一：将高分子、无机纳米小分子加入进溶剂中，超声分散一段时间后并且进行机械搅拌，制得喷涂液；

步骤二：将高分子溶解进溶剂中，机械搅拌溶解制得一定浓度的纺丝液；

步骤三：将上述喷涂液加入到所述壳储液泵中待用，将上述纺丝液加入到所述芯储液泵中待用；

步骤四：调节所述芯喷头和壳喷头与接收盘之间的距离和所述壳喷头与芯喷头的内径比，要求当芯喷头下面形成小液滴时纺丝液包裹住芯喷头的外壁，将未改性隔膜平铺在所述接收盘上，打开高压电源，调节电压，使喷涂液和纺丝液同时进行喷涂和纺丝制备锂离子复合隔膜。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置和方法，使用同轴的一体化设备，能够连续生产，操作方便；所制备的微/纳米纤维和微/纳米颗粒复合层具有三维立体结构，并且有高比表面积和基材粘合牢固和的特点，同时具有更好的均匀分散性和纤维与颗粒的结合性；这种方法制备的锂离子电池隔膜对基材要求不大，市面上的隔膜都可以进行改性制备，并且与原基材相比，具更高孔隙率、高热稳定性、低内阻、高化学稳定性和高机械强度的优点。

附图说明

图1a为本发明实施例中同轴共喷纺制备锂离子复合隔膜的装置整体结构示意图。