[发明专利]一种应用于锂电池隔膜的复合膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于锂电池隔膜的复合膜材料的制备方法，主要包括：将聚酯多元醇、乙二醇、丁酮和甲苯二异氰酸酯在60～80℃，在N₂保护条件下反应3～6h，得到预聚体；然后在预聚体中加入2,2‑二羟甲基丙酸进行扩链；扩链完成后加入三乙胺进行中和，再加入水乳化，最后的到水性聚氨酯乳液；将EVOH(聚乙烯‑乙烯醇)在强极性溶剂中溶解，配置成EVOH溶液；将以上两种溶液采用静电纺丝对喷的方法制备出所述复合膜。制备出的水性聚氨酯/EVOH纳米纤维复合膜材料，具有稳定性好，热尺寸收缩率小，拉伸强度大，吸液率高等优点，可以作为锂离子电池隔膜材料使用。

技术领域

本发明属于膜材料制备领域，具体涉及一种应用于锂电池隔膜的复合膜材料 的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有功率密度高、自放电率低、无记忆效应和放电电压稳定 等优点已逐渐成为研究的热点。隔膜材料作为电池的主要组成部分，对实际电池 性能有着至关重要的影响。电池隔膜必须是电子的非良导体但也要允许电解质离 子通过，并具备良好的化学、电化学稳定性对电解液保持高度浸润性，同时必须 具有一定的机械性能从而能够承受电池组装过程中的高张力。目前，商业化锂离 子电池隔膜大都采用聚烯烃高聚物拉伸成孔制得，但该方法制得的隔膜孔隙率和 吸液率较低，不能满足较大电流充放电的需要。

水性聚氨酯是以水作为分散介质的新型PU体系，又称水分散聚氨酯、水基 聚氨酯或者水洗聚氨酯。水性聚氨酯以水作为溶剂，有着安全可靠、无污染、相 容性较好等优点，是良好的电子绝缘体。将水性聚氨酯利用流延成膜法制备成的 薄膜相比较聚烯烃隔膜材料，有着优异的热稳定性、绿色环保、相容性较好、不 易燃烧等特点，有望成为新型锂离子电池隔膜材料。但该种薄膜在力学性能等方 面有所欠佳。EVOH是一种由乙烯和醋酸乙烯共聚、醇解得到的一种链状结构的 结晶性聚合物，EVOH的结构决定了其具有聚乙烯的透气性和聚乙烯醇的亲液性 双重优点，同时具有优良的化学，电化学稳定性，机械强度高，伸缩性好等特点。

高压静电纺丝技术是近年来兴起的一种制备纳米纤维膜的重要方法，其原理 是通过施加电场来拉伸聚合物溶液，经过细化与溶剂挥发后得到聚合物超细纤维。 其制得的纤维直径在纳米和微米之间，纤维堆积而成的层状膜有密度小、比表面 积大、孔隙率高、离子电导率高等特点，可以克服现有工艺制备的聚烯烃类隔膜 材料孔隙率低、吸液率少、浸润性能差的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于锂电池隔膜的复合膜材料的制备方法，本发 明采用静电纺丝技术，制备出一种应用于锂离子电池隔膜的水性聚氨酯/EVOH 纳米纤维复合膜材料，该复合膜材料具有稳定性好，热尺寸收缩率小，拉伸强度 大，吸液率高等优点。

其技术方案如下：

将聚酯多元醇、乙二醇、丁酮和甲苯二异氰酸酯在N₂保护条件下反应3～6h， 得到预聚体；然后在预聚体中加入2,2-二羟甲基丙酸进行扩链；扩链完成后加入 三乙胺进行中和，再加入水乳化，得到水性聚氨酯乳液；将聚乙烯-乙烯醇(EVOH) 在强极性混合溶剂中溶解，配置成EVOH溶液；将水性聚氨酯乳液和EVOH溶 液采用静电纺丝对喷的方法制备出所述复合膜材料。

本发明制备方法具体包括如下步骤：

S1：将聚酯多元醇和乙二醇先分别置于110℃的烘箱中加热干燥50min，然 后将其取出冷却至40℃，以备下步使用。

S2：将聚酯多元醇和乙二醇以质量比为50:1.1～1.6的比例加入到带有温度 计、磁力搅拌器、回流冷凝管和N₂保护的三颈瓶中，打开磁力搅拌器让其进行 不间断的搅拌，然后加入丁酮，在45～60℃下反应10min，加入甲苯二异氰酸酯， 将温度升至65～80℃，反应3h，得到预聚体。