[发明专利]一种用于锂电池的多功能海藻聚乙烯复合隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及电池隔膜领域，公开了一种用于锂电池的多功能海藻聚乙烯复合隔膜的制备方法，包括(A)糖醛酸低聚体的制备；(B)糖醛酸低聚体的改性；(C)聚合；(D)钙盐化改性；(E)造粒；(F)制膜。本发明方法制得的隔膜与传统隔膜相比，厚度薄，其自身阻燃性好，安全性高，因此无需外涂陶瓷涂层，对电解液具有较好的浸润性和吸液率。

技术领域

本发明涉及电池隔膜领域，尤其涉及一种用于锂电池的多功能海藻聚乙烯复合隔膜的制备方法。

背景技术

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。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，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，如聚乙烯隔膜等等。

对隔膜除了要求不导电外，为了进一步提升锂电池的性能和安全性能，一般而言还要求隔膜具有出色的阻燃性(防止电池短路时爆炸燃烧)，对电解液具有较好的浸润性和吸液率，以及一定的机械强度等等。目前常用的做法是在隔膜表面涂覆一层陶瓷涂层，起到阻燃和提高强度的作用，但是相应的会增加隔膜的厚度，并导致其对电解液的浸润性和吸液率下降。

海藻酸是一种粘性有机酸，又名褐藻酸、藻朊酸。制品呈白色至淡黄棕色粉末。平均分子量约为24万。自然界广泛存在于巨藻、昆布、海带、墨角藻和马尾藻等上百种褐藻的细胞壁中。海藻酸广泛应用于食品、纺织印染、造纸、医药、皮革、化妆品，橡胶，涂料和水处理等领域。

德国Alceru Schwarza公司生产的SeaCell海藻纤维，是利用海草内含有碳水化合物、蛋白质(氨基酸)、脂肪、纤维素和丰富矿物质的优点所开发出的纤维，这种纤维的制法是以lyocell纤维的生产制造程序为基础，在纺丝溶液中加入研磨得很细的海藻粉末或悬浮物予以抽丝而成。

海藻纤维的主要价值在于海藻酸，其自身具有出色的阻燃性，燃烧过程中纤维的炭化程度高，离开火焰即熄灭，有一定的阴燃性。一般来说，材料燃烧时释放的热量越多，速度越快，火灾的危险性越大。有关实验表明，海藻纤维的阻燃性能要比普通的粘胶纤维、聚乙烯纤维要更好。

此外，海藻酸还可以有效提高纤维的吸湿性能，如果将海藻纤维用于制备电池隔膜，可有效提升隔膜对电解液的浸润性和吸液量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于锂电池的多功能海藻聚乙烯复合隔膜的制备方法。本发明方法制得的隔膜与传统隔膜相比，厚度薄，其自身阻燃性好，安全性高，因此无需外涂陶瓷涂层，对电解液具有较好的浸润性和吸液率。

本发明的具体技术方案为：一种用于锂电池的多功能海藻聚乙烯复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(A)糖醛酸低聚体的制备：将海藻酸降解菌接种于培养基中培养发酵，取发酵液离心处理，取细胞沉淀用PBS缓冲液洗涤，对细胞破碎处理并经纯化后，得到海藻酸降解酶；将海藻酸降解酶配制为0.5-1.5wt％的酶解液，向酶解液中添加海藻酸，调节pH为6.5-7.5，温度为35-40℃，超声条件下酶解2-4h，离心分离，旋蒸后得到聚合度主要分布在2-4之间的糖醛酸低聚体。

(B)糖醛酸低聚体的改性：将糖醛酸低聚体、氯化锡按重量比50-150∶1添加至乙醇溶液中分散混匀，加热至85-90℃，在搅拌条件下逐滴滴加烯丙基聚氧烷基环氧基醚，保温反应，直至不再反应后，冷却过滤，减压蒸去溶剂和烯丙基聚氧烷基环氧基醚，干燥后制得改性糖醛酸低聚体。

(C)聚合：将三乙基铝和部分乙烯添加至装有己烷的反应釜中，加热加压进行预聚合；然后向反应釜中添加剩余乙烯和改性糖醛酸低聚体，进行终聚合，生成含有改性糖醛酸低聚体杂化嵌段的无规聚乙烯。

(D)钙盐化改性：向步骤(C)的反应产物中添加2-4wt％的氯化钙溶液进行反应，过滤后得到含有改性糖醛酸钙低聚体杂化嵌段的无规聚乙烯。