[发明专利]一种高储能电池隔膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高储能电池隔膜材料的制备方法，在氢氧化镁表面接枝包覆聚乙烯马来酸酐，再将树脂接枝包覆改性的氢氧化镁和基体树脂熔融共混制成电池隔膜，能够同时提高隔膜材料的力学强度、热稳定性、浸润度、透气性、安全性并且完全避免了无机材料从隔膜上脱嵌的风险。隔膜材料先在较低的温度下进行纵向拉伸，再在相对较高的温度下进行纵/横向同步拉伸，能够有效保证隔膜上微孔的形状和孔径，微孔不致发生严重变形。通过两段接枝反应并通过微波加热对氢氧化镁进行表面树脂接枝包覆，能够均匀、完全地实现对氢氧化镁的接枝包覆。

技术领域

本发明涉及二次电池领域，具体为一种高储能电池隔膜材料的制备方法。

背景技术

高储能二次电池主要由正电极、负电极、电解液以及电池隔膜组成，电池隔膜是指电池正极、负极之间的一层隔膜材料，在电池充放电时，离子能够自由通过电池隔膜而电子不能通过，电池隔膜能够避免电池正负极直接接触导致的短路。对于高储能二次电池来说，隔膜是关键的电池组件之一，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响到电池的容量、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。目前常用的电池隔膜大都为商业化的烯烃类隔膜，包括聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜以及聚乙烯/聚丙烯多层复合隔膜。

对于电池隔膜的基本要求主要体现在透气率、浸润度、孔径、孔隙率、穿刺强度、热稳定性、热关闭温度等方面。聚烯烃微孔膜虽然已经实现了商品化生产，但由聚烯烃本身的性质决定，聚烯烃微孔膜存在诸如力学强度较低、浸润性能不佳等问题，并且一旦发生电池过热，微孔膜就会发生收缩变形，导致正极材料和负极材料相接触进而发生短路，电池短路一旦发生，容易引燃周围的可燃物导致火灾灾情。现有的通过无机材料对聚烯烃微孔膜进行改性，多采用无机材料涂覆在微孔膜表面，少数采用无机材料与微孔膜基体材料共混共同制膜，但都不可避免地存在无机材料的脱嵌和难以均匀分散的问题，无机材料的脱嵌会产生对电池本身的污染和破坏，团聚则会导致隔膜各方面性能的降低。现有的无机材料对微孔膜的改性方法通常也只能对隔膜某一方面的性能如热稳定性进行改进，难以通过单一的改性方式同时对隔膜诸如力学强度、热稳定性、浸润度、透气性、安全性等性能进行综合性的提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高储能电池隔膜材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高储能电池隔膜材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、将LDPE和二甲苯加入反应容器中，加热搅拌使LDPE完全溶解，升温至110-120℃时，按LDPE质量的0.05％-0.06％加入DCP，DCP预先用二甲苯溶解配制成溶液，加入DCP后保温4-5h然后停止反应，当温度降至室温时，向体系中加入乙醇，搅拌30-60min，产物沉淀析出后抽滤并用丙酮洗涤3-5次，70-80℃烘干至恒重得马来酸酐接枝聚乙烯产品；

S2、将马来酸酐接枝聚乙烯完全溶解在乙酸丁酯中，得马来酸酐接枝聚乙烯溶液；

S3、将干燥后的氢氧化镁细粉按马来酸酐接枝聚乙烯与氢氧化镁质量比＝1-2.5:1加入马来酸酐接枝聚乙烯溶液中，通过微波加热以5℃/min的速率升温至60-65℃，搅拌并保温反应30-40min，进行一段接枝反应；

S4、一段接枝反应完成后，向一段接枝反应后的体系中按马来酸酐接枝聚乙烯与氢氧化镁质量比＝30-40:1再次加入马来酸酐接枝聚乙烯溶液进行二段接枝，通过微波加热以10℃/min的速率升温至130-140℃，搅拌并保温反应20-40min，乙酸丁酯溶剂蒸发，马来酸酐接枝聚乙烯接枝包覆在氢氧化镁表面形成氢氧化镁接枝包覆颗粒；

S5、将聚烯烃树脂和步骤S4制备的氢氧化镁接枝包覆颗粒以及成孔剂加入挤出机熔融共混并挤出，牵引成膜，得到氢氧化镁接枝包覆颗粒在聚烯烃树脂中均匀分布并紧密结合的薄膜，风冷降温薄膜；