[发明专利]一种用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜，其特征在于：由聚偏氟乙烯(PVDF-HFP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成的高分子纺丝液、具有特殊功能的笼型γ-十甲基丙烯酰氧丙基倍半硅氧烷单体(MA-T₁₀-POSS)、八氨基苯基笼型倍半硅氧烷单体(苯胺基POSS)构成。

2.一种用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：以PVDF-HFP和PMMA高分子溶液作为电池隔膜的基质进行纺丝，配制MA-T_10-POSS与苯胺基POSS功能单体电喷POSS混合溶液，电纺与电喷同步进行，在电纺高分子纳米纤维丝的同时电喷出POSS功能单体使其均匀分布在纤维膜中，在紫外光的照射下，高分子基质上的官能团与POSS功能单体发生接枝聚合反应，得到用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜。

3.根据权利要求2所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)高分子溶液的配制：将PVDF-HFP和PMMA高分子加入到N,N-二甲基乙酰胺与丙酮的混合溶剂中，搅拌溶解；然后加入光引发剂二苯甲酮，搅拌混合均匀，得到高分子溶液；

(2)POSS功能单体溶液的配制：将MA-T₁₀-POSS和苯胺基POSS功能单体加入到无水乙醇和N,N-二甲基乙酰胺的混合溶剂中，搅拌溶解；然后加入催化剂硝酸铈铵，充分混合均匀，得到POSS功能单体溶液；

(3)纤维隔膜的制备：以高分子溶液为纺丝液，以POSS功能单体溶液为喷液，在避光条件下用注射器分别吸取高分子溶液和POSS功能单体溶液，在静电纺丝机上进行电纺和电喷；然后在紫外光照射下制备隔膜，电纺与电喷同时进行同步完成，然后将隔膜烘干、超声洗涤、再烘干，得到用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜。

4.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，PVDF-HFP和PMMA的质量比为(2～5):1；高分子溶液中PVDF-HFP和PMMA的总质量浓度为18wt.％。

5.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述光引发剂二苯甲酮BP的用量为PVDF-HFP和PMMA总质量的2～8wt.％。

6.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，MA-T₁₀-POSS和苯胺基POSS的摩尔比为(3～1):1；MA-T10-POSS和苯胺基POSS的总质量为PVDF-HFP和PMMA总质量的2～15％。

7.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的催化剂硝酸铈铵添加量为MA-T10-POSS和苯胺基POSS总质量的2～8wt.％。

8.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，高分子溶液与POSS功能单体溶液的体积比为1：1。

9.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，静电纺丝过程中，针头与接收板水平距离为12～18cm，纺丝液流速与喷液速度均为2.0～4.0ml/h，纺丝电压为15～25kv。

10.根据权利要求3所述的用于高性能锂电池的倍半硅氧烷改性的纤维隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，超声洗涤是将隔膜在无水乙醇中充分浸没超声洗涤半小时，反复三次以上。