[发明专利]一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维素涂布锂离子电池隔膜及其制备方法，该方法为：取浆料经打浆抄纸作为基体，将溶解浆溶解后作为涂料涂布在基体表面，将涂布后的隔膜浸泡在凝固浴中一段时间后取出，然后通过热压处理除去大部分水分后通过真空干燥至水分完全去除，即得所述纤维素涂布锂离子电池隔膜。本发明制备过程不使用有毒有机溶剂，绿色环保，制备的隔膜为可完全降解隔膜，厚度25‑65μm，孔隙率65‑85%，电解液吸收率大于400%，离子导电率大于1.5 mS cm^‑1，热稳定性良好，200℃条件下3 h尺寸变化率小于0.1%。

技术领域

本发明涉及一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，属于锂离子电池隔膜与生物质材料交叉领域。

背景技术

随着便携电子设备、电动汽车、储能设备的迅猛发展，对电池的性能要求越来越高。而锂离子电池因其具有高能量密度、循环寿命长、自放电小和无记忆效应等诸多优点而广泛使用。隔膜作为锂离子电池的关键组成部分，很大程度上决定了锂离子电池的性能。

传统的商业化的聚烯烃隔膜，如聚丙烯膜、聚乙烯膜，虽然有一些良好的特性，如良好的化学稳定性和闭孔性，但是其缺点也很明显，难以满足现在社会对高性能电池进一步的需求。聚烯烃隔膜主要的两个缺点在于表面疏水性和热不稳定性，严重影响锂离子电池的安全和性能。此外，传统聚烯烃隔膜，来源于石油基原料，不可再生，不可降解，不符合环境友好、持续发展的大趋势。

生物质原料，特别是纤维素原料，储量丰富，可再生，可降解，容易获得，价格合适，是代替石油基原料的最佳选择。纤维素不仅提取加工过程简单成熟，更重要的，纤维素原料有良好的实用特性，如良好的物化性能、生物相容性、无毒性、轻质性、可循环性、环境友好等，特别是表面亲水性和热稳定性良好，是代替聚烯烃隔膜的最佳候选。而传统的纸基材料虽然拥有纤维素的诸多良好特性，但由普通纤维制备的纸基材料存在孔道过大和均匀度较差等问题，难以作为锂离子电池隔膜使用。

发明内容

本发明的目的是：为解决现有技术的缺点和不足之处，提供一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，工艺绿色环保，生产出的隔膜性能优异，电解液吸收率大，离子导电率高，热稳定性良好，孔道结构可控。

本发明采取的技术方案是：一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：（1）取纸浆浆料经打浆抄纸作为纸基；（2）将溶解浆加入良溶剂溶解后制得纤维素溶液；（3）将纤维素溶液作为涂料涂布在纸基表面后浸泡在凝固浴中一段时间后取出；（4）通过热压处理除去大部分水分后再真空干燥至水分完全去除，即得至纤维素涂布锂离子电池隔膜。

所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于在步骤（1）中应加入一定量的阳离子淀粉抄纸。

所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的纸浆浆料为溶解浆、针叶木浆、阔叶木浆、棉浆中的一种或几种，浆料灰分含量小于0.2%。

所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的纸基厚度20～60 um，孔隙率60～80%。

所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的溶解浆中所需良溶剂为碱尿素体系、离子液体体系、氨氧化物体系中的一种或几种。

所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的涂布为单面涂布或双面涂布，涂层厚度1～5 um。

所述的一种纤维素涂布锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的凝固浴是水、乙醇、稀醋酸、稀硫酸、稀盐酸、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种的混合物。