[发明专利]一种纳米微孔电池隔膜的制备方法

说明书

一种纳米微孔电池隔膜的制备方法，其特征在于，该方法通过将将乙烯‑丙烯共聚物、介孔纳米粒子、液体橡胶，对苯二甲酸二辛酯进行混合采用双向拉伸的方法得到纳米微孔电池隔膜，本发明的纳米微孔电池隔膜是一种安全性好、抗穿刺强度和拉伸强度高，具有较好的耐热性、孔隙率。

技术领域

本发明涉及一种纳米微孔电池隔膜的制备方法。

背景技术

在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路；而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸的作用。

隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。

根据不同的物理、化学特性，锂电池隔膜材料可以分为：织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂电池研究开发初期便被用作锂电池隔膜。尽管用其他材料制备锂电池隔膜，如1999年F,Boudin等采用相转化法以聚偏氟乙烯(PVDF)为本体聚合物制备锂电池隔膜；Kuribayash Isao等研究纤维素复合膜作为锂电池隔膜材料。然而，至今商品化锂电池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。固体和凝胶电解质开始被用作一个特殊的组件，同时发挥电解液和电池隔膜的作用，是一项新兴的技术手段。但是市场中的膜的透气性、孔隙率、孔径大小、厚度等基本性能不能很好的控制在一定的范围内，因此无法得到有效的应用，不能满足锂电池高端领域的需求。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种纳米微孔电池隔膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，

步骤一，将乙烯-丙烯共聚物、介孔纳米粒子、液体橡胶，对苯二甲酸二辛酯进行混合并升温至80-120℃成为混合浆料，经过双螺杆挤出机熔融共混，制成聚合物溶液；

步骤二，将聚合物溶液通过多层模头后从同一模口挤出，该多层模头的挤出温度为100-150℃，挤出后将铸片进行冷却，收卷制得厚度为50μm-100μm的膜片；

步骤三，采用双向拉伸机对膜片进行双向拉伸，之后在90-100℃下热定型，得到纳米微孔电池隔膜，该隔膜的厚度为8-30微米。

步骤一中所述的介孔纳米粒子为经过表面改性的介孔纳米粒子，具体采用如下方法制备：

步骤A、介孔二氧化硅纳米粒制备

(1)将十六烷基三甲基溴化铵置于去离子水中，机械搅拌15-30min，搅拌完毕后加入异丙醇和浓度为25％的氨水，在50-80℃下搅拌30min，加入正硅酸四乙酯和第一组合物并以10-15℃/min的升温速度升温至60-100℃搅拌2-4h后停止搅拌，静置15-30h得到分层的溶液，冷却至室温后采用离心机离心将沉淀物采用乙醇和去离子水分别清洗3-6遍后真空干燥既得到介孔二氧化硅纳米颗粒；

所述十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、异丙醇、氨水、正硅酸四乙酯和第一组合物的质量比为1-3:50-300:10-30:5-20:3-8:2-4；所述第一组合物由噻吩、吡咯和N，N-二甲基甲酰胺以质量比为3-6:2-4:0.5-2混合制得；

步骤B，介孔二氧化硅纳米颗粒的表面改性