[发明专利]一种力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法

说明书

一种力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法，本发明涉及电纺纤维隔膜的制备方法。本发明要解决现有锂电池隔膜力学性能较差的问题。方法：一、配置纺丝液；二、PEI/PVDF同轴纤维膜的制备；三、热压，即完成力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法。本发明用于力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备。

技术领域

本发明涉及电纺纤维隔膜的制备方法。

背景技术

隔膜作为锂离子电池四大关键材料之一，其主要作用是防止正负极之间物理接触造成短路且保证锂离子能自由通过，同时隔膜对电池内液体电解质的存储有着至关重要的作用，这就要求隔膜必须是多孔结构，并且对电解液的吸附性强，能够贮存较多液体电解质；此外，随着电子技术的发展，对作为动力支撑的电池，也不断提出新的需求，近年更将锂离子电池从便携式发展到新能源汽车的领域，这一更新对锂离子电池及其组件提出了更高的要求，其中，要求隔膜必须具有更高的机械强度与刺穿强度，以提高动力电池的安全性。

目前，商用锂电池隔膜主要为聚烯烃类，聚烯烃类隔膜价格低廉，电化学性能好，在隔膜中应用最为广泛。然而聚烯烃类隔膜，热稳定性差，受热易收缩，容易引发电池着火甚至爆炸，此外，聚烯烃材料本身疏液表面和低的表面能导致这类隔膜对电解液的浸润性较差，且孔隙率较低，约为40％，并且聚烯烃隔膜不含极性基团，这致使对极性电解质的吸收和保持能力差，严重影响电池循环与倍率性能，另外，这类隔膜横纵向断裂应力差异较大，力学性能不均匀，在垂直于拉伸方向，力学性较差，所以传统聚烯烃隔膜无法满足现今3C产品及动力电池的使用要求。为了解决上述问题，一些研究人员则采用静电纺丝法制备锂离子电池隔膜。静电纺丝纤维直径小、比表面积高、孔隙率高、具有三维立体多孔结构，因此静电纺丝纤维基锂离子电池隔膜具有较高的吸液率、保液率以及锂离子电导率，提高了电池安全性能。然而，静电纺丝纤维膜是由纤维随机罗列堆砌而成，纤维间几乎没有结合力，致使机械强度较差，难以达到电池隔膜在卷装和电池组装过程中的要求。

发明内容

本发明要解决现有锂电池隔膜力学性能较差的问题，而提供一种力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法。

一种力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法，它是按以下步骤完成的：

一、配置纺丝液：

将聚偏氟乙烯溶解于溶剂中，然后静置，脱泡，得到皮层纺丝液；所述的皮层纺丝液中聚偏氟乙烯的质量百分数为18％～20％；

将聚醚酰亚胺溶解于混合溶剂中，然后静置，脱泡，得到芯层纺丝液；所述的芯层纺丝液中聚醚酰亚胺的质量百分数为18％～22％；所述的混合溶剂为N-甲基吡咯烷酮与四氢呋喃，且N-甲基吡咯烷酮与四氢呋喃的质量比为(7～27):3；

二、PEI/PVDF同轴纤维膜的制备：

在芯层推进速率为0.2mL/h～0.6mL/h、皮层推进速率为0.1mL/h～0.3mL/h、纺丝电压为12kV～18kV、接收板与针头距离为15cm～20cm及芯层半径与皮层厚度比为1:(2～6)的条件下，同轴纺丝12h～24h，纺丝结束后，将收集有纤维膜的接收板烘干除去残留溶剂，得到PEI/PVDF同轴纤维膜；

三、热压：

在热压压力为0.04MPa～0.08MPa及热压温度为140℃～180℃的条件下，将PEI/PVDF同轴纤维膜热压10min～60min，即完成力学性能优良的电纺纤维隔膜的制备方法。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种简便的提高纤维膜力学性能的方法，这种方法在提高力学性能的同时，保持了良好的电解液吸液率，并且制备工艺简单，周期短，能耗低。