[发明专利]一种聚乙烯醇-凹凸棒复合纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乙烯醇‑凹凸棒复合材料纳米纤维及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：1)复合浆料的制备：将聚乙烯醇、水与凹凸棒混合，得到聚乙烯醇‑凹凸棒复合浆料；所述聚乙烯醇的重均分子量为75000～160000；所述聚乙烯醇与所述水的质量比为(0.07～0.15)：1，所述聚乙烯醇与所述凹凸棒的质量比为1：(0.02～0.5)；2)将所述聚乙烯醇‑凹凸棒复合浆料进行静电纺丝，即得。本发明的聚乙烯醇‑凹凸棒复合纳米纤维膜具有良好的电解质润湿性，电解质吸收率显著提高，从而表现出更高的电导率；具有良好的热尺寸稳定性，作为高性能锂离子电池聚烯烃隔膜的替代品具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇-凹凸棒复合纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的快速发展，锂离子电池以其较高的能量密度、较低的自放电率和较长的循环寿命，在笔记本电脑、手机、数码相机等电子设备中得到了越来越多的应用。隔膜是锂电池的主要部件之一，在锂离子吸收、充放电过程中，对锂离子的阳极与阴极进行物理隔离，避免内部短路，为锂离子提供运输通道，起到了至关重要的作用。由于良好的化学稳定性和机械强度，多孔聚烯烃膜，如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)膜，是目前商用的锂离子电池的隔膜。但这些膜的孔隙率低，对极性液体电解质的润湿性差，高温热收缩大。这些固有的障碍对电池的电化学性能和安全性产生了负面影响，限制了其在高性能锂电池中的应用。

为解决上述问题，近年来，静电纺丝法(梁幸幸等，静电纺丝制备锂电池隔膜研究进展[J]，绝缘材料，2018，51(11):7-13)制备的纳米纤维膜由于在电解质吸收和离子输运方面具有无可比拟的优势，作为锂离子电池的潜在隔膜材料受到了广泛的关注。在亲水和耐热聚合物中，聚乙烯醇是一种著名的膜材料，具有优异的热稳定性、化学稳定性、亲水性和成膜性。

Shilin Chen，Zhixiong Zhang，Li Li等人采用聚乙烯醇(PVA)和正硅酸四乙酯为原料采用静电纺丝法制备了一种聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜(Shilin Chen，ZhixiongZhang，Li Li,Covalently-Bonded Poly(vinyl alcohol)-Silica Composite NanofiberSeparator with Enhanced Wettability and Thermal Stability for Lithium-IonBattery，Chemistry Select 2018,3,13365–13371)，利用正硅酸四乙酯原位生成二氧化硅，原料成本高，实验条件苛刻，步骤繁琐。

中国发明专利申请CN110699849A公开了一种水处理用凹凸棒纳米纤维膜及其制备方法，但是其制备的纳米纤维用于锂电池的隔膜其力学性能有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中静电纺丝纳米纤维膜成本高、实验条件苛刻或力学性能不足的缺陷，提供一种聚乙烯醇-凹凸棒复合纳米纤维膜及其制备方法。本发明提供的聚乙烯醇-凹凸棒复合纳米纤维膜作为锂电池隔膜具有良好的力学性能，并且工艺简单，降低成本。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种聚乙烯醇-凹凸棒复合纳米纤维膜的制备方法，其包括如下步骤：

1)复合浆料的制备：将聚乙烯醇、水与凹凸棒混合，得到聚乙烯醇-凹凸棒复合浆料；所述聚乙烯醇的重均分子量为75000～160000；所述聚乙烯醇与所述水的质量比为(0.07～0.15)：1，所述聚乙烯醇与所述凹凸棒的质量比为1：(0.02～0.5)；

2)将所述聚乙烯醇-凹凸棒复合浆料进行静电纺丝，即得。

本发明中，所述聚乙烯醇的重均分子量较佳地为75000～150000，例如75000、100000或145000。

本发明中，所述聚乙烯醇较佳地为聚乙烯醇颗粒。