[发明专利]一种用3D打印技术制备锂电池隔膜的工艺方法

说明书

一种用3D打印技术制备锂电池隔膜的工艺方法，步骤A）将隔膜基材、超细陶瓷粉体、以及PVDF和PMMA中的一种，按照所需比例在混料机里混合均匀后转移至研磨机中，研磨得到所需粒度的混合物料；B）将所得混合物料转移至带搅拌的加热器中，加热使物料熔融，然后加入有机溶剂调节物料粘度，并搅拌2‑5h；C）将熔融后的物料转移至3D打印机物料注射器中，推进注射器活塞使物料经3D打印机喷头将物料以一定形状和厚度喷打于基板上，完全冷却固化成型后从基板剥离，收卷得到内嵌超细纳米陶瓷粉体的多功能复合隔膜。本发明具有以下有益效果：应用3D打印技术得到厚度可控制的内嵌超细纳米陶瓷粉体的多功能复合隔膜。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种用3D打印技术制备锂电池隔膜的工艺方法。

背景技术

随着消费类电子产品、电动汽车、储能系统等领域的日益繁荣，锂离子电池的性能、成本等因素极大的制约着这些领域的发展。隔膜作为锂离子电池四大主材之一，一直被人们关注，对其性能开发，成本降低的研究工作一直没有停下脚步，尤其是功能性的陶瓷隔膜、有机材料涂覆隔膜及这两种材料的复合隔膜是当前市场的主流。

但是受工艺和材料限制，现有的各种隔膜均存在一些有待解决的问题：1） 基膜造孔不均匀，局部缺陷不可避免；2）无机材料陶瓷隔膜、PVDF或PMMA涂覆膜涂布厚度不均匀，涂布工艺复杂，且涂层易脱落；3）薄层隔膜热收缩较大；4）涂布过程易产生无机废渣，有机溶剂排出等环保问题；5）隔膜厚度难以控制；6）工艺复杂，加工成本高。

基于当前市场的需要，人们不断在改进现有隔膜的工艺和性能，如降低PP、PE隔膜的厚度，提高一致性，使用新型的涂布材料，降低涂层厚度等；同时人们还致力于开发各种新材质的隔膜，如无纺布、聚酰亚胺、PVDF等；并且在加工方式上又开发出凹版涂布、喷涂、静电纺丝等新技术。但是均未彻底解决均匀性、无缺陷、涂层不脱落、厚度收缩可控、多种材料完美复合、工艺经济环保等问题。

专利CN110277527A将聚丙烯和成核剂混合后依次经过挤出、流延，得到流延片；将所述流延片进行双向同步拉伸，得到聚丙烯微孔膜。专利CN110600655A通过脂肪族聚酮与成核剂共混，熔融挤出成高β晶含量的流延预制膜，将流延预制膜依次经过热处理、双向拉伸、热定型后得到双向拉伸的脂肪族聚酮微孔膜。专利CN110112352A将可热分解聚合物加入到极性质子溶剂中，然后溶入芳香二胺，再加入芳香二酐，搅拌进行聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液真空脱泡，再用流延法将其制成聚酰亚胺隔膜。专利CN110277530A由超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯和细菌纤维素的复合纤维结构交织缠绕而成，直径为600nm-2.5μm，隔膜厚度为16-45μm。专利CN110808351A由含酰亚胺环结构的双氯单体进行偶联反应形成含有硫醚结构的聚酰亚胺树脂粉末，再由聚酰亚胺树脂粉末、PVDF树脂结合形成PI/PVDF/PI三层纳米薄膜，再与芳纶复合形成多孔膜材料。以上方法制成的无涂覆基膜存在厚度较大，局部不均匀，缺陷较多等问题，隔膜品质不高，并且工艺流程复杂，配方中大量使用有机物，严重影响环境和人类健康。