[发明专利]一种耐超高温的环保隔膜及其生产方法

说明书

本发明公开了一种耐超高温的环保隔膜，包括20层多层结构的羟基磷灰石纳米线网‑纤维素微米纤维层，其中羟基磷灰石纳米线网螺旋状包覆于所述纤维素微米纤维表面，所述纤维素微米纤维相互连接，构成网络结构。羟基磷灰石纳米线网包括网状结构相互十字交叉并相互连接的羟基磷灰石纳米线。纤维素微米纤维包括相互缠绕连接的纤维素纳米纤维。羟基磷灰石纳米线网包覆的纤维素微米纤维同方向相互缠绕形成直径为5微米的羟基磷灰石纳米线网包覆的纤维素微米纤维束并不定向相互缠绕连接，构成网络结构。

技术领域

本发明涉及一种耐超高温的环保隔膜及其生产方法，具体的说是一种可以在750摄氏度超高温情况下不发生结构变化正常工作的利用环保材料制备的隔膜及其生产方法。

背景技术

在锂离子电池中，隔膜是最重要的组分之一。对于锂离子电池的电池性能和安全性来说，隔膜的机械性能包括拉伸强度和延展性，电化学性能包括对电解质的饱和吸收量和浸润性，安全性包括高温稳定性等，都至关重要。同时，目前商用锂离子电池使用的隔膜主要是多孔聚烯烃类薄膜，其高温下容易受热收缩变形造成电池短路甚至起火，因此无法在高温情况下使用。另一方面这种商用聚烯烃类薄膜也不是环境友好材料。技术人员一直致力于寻找更加环保更加稳定可以应用于高温环境的隔膜。

发明内容

本发明的目的是制备一种耐超高温的环保隔膜。

所述耐超高温的环保隔膜包括20层多层结构的羟基磷灰石纳米线网-纤维素微米纤维层，所述羟基磷灰石纳米线网-纤维素微米纤维层之间相互连接，构成一种叠层构造，以增强整个隔膜在平面方向的延展性和机械性能。其中每一层的厚度为5微米，整个隔膜的总厚度为100微米。其中所述羟基磷灰石纳米线网螺旋状包覆于所述纤维素微米纤维表面，所述纤维素微米纤维相互连接，构成网络结构；所述羟基磷灰石纳米线网包括网状结构相互十字交叉并相互连接的羟基磷灰石纳米线，其中所述羟基磷灰石纳米线的直径为20纳米；所述纤维素微米纤维包括相互缠绕连接的纤维素纳米纤维，所述纤维素纳米纤维直径为100纳米；所述羟基磷灰石纳米线网包覆的纤维素微米纤维同方向相互缠绕形成直径为5微米的羟基磷灰石纳米线网包覆的纤维素微米纤维束并不定向相互缠绕连接，构成网络结构；所述环保薄膜的空隙大小为120纳米，正好适合锂离子的迁移。对锂离子电池电解液的接触角为0.5度，具有很强的浸润性，也即是对电解质的相容性比商用隔膜要高很多。对锂离子电池电解液的最大吸收量为其自重的250%。最高工作温度为750摄氏度，在高温工作条件下不发生收缩或分解，正常工作温度要比商用隔膜高很多。最大拉伸强度为20MPa，保证了隔膜在受外力影响下的机械稳定性。

要制备上述耐超高温的环保隔膜，首先将500克油酸钠溶解于5升去离子水中，得到油酸钠水溶液，将50克氯化钙溶解于5升去离子水中，得到氯化钙水溶液，将55克磷酸二氢钠溶解于5升去离子水中，得到磷酸二氢钠水溶液；先将油酸钠水溶液和氯化钙水溶液混合搅拌30分钟，然后加入磷酸二氢钠水溶液，继续混合搅拌30分钟后，然后转移到容量为20升的高压釜中，在210摄氏度的烘箱中进行水热反应，反应时间为3天，自然冷却后离心分离，然后使用乙醇进行清洗并自然干燥，得到羟基磷灰石纳米线网；将纤维素纤维分散在浓度为10克每升的氯化钠水溶液中，在500瓦的微波炉中处理3分钟，离心分离，再分散在去离子水中，用高频疏解机在9000转每分钟速度下处理3分钟，离心分离并清洗干燥；将羟基磷灰石纳米线网和处理过的纤维素纤维按照5:1的重量比分散在50倍重量的去离子水中，搅拌30分钟，形成稳定悬浮液，利用真空抽滤装置在微孔滤膜上制备一层羟基磷灰石纳米线网-纤维素微米纤维层，重复20次，共制备重叠的20层羟基磷灰石纳米线网-纤维素微米纤维层，再利用热压装置，在45摄氏度温度和1MPa压强下热压5秒钟，自然干燥，得到耐超高温的环保隔膜。

附图说明

图1是本发明所述耐超高温的环保隔膜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。