[发明专利]一种无纺布锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无纺布锂离子电池隔膜及其制备方法，以改性PET无纺布作为静电纺接收基底，进行静电纺丝制得纳米纤维膜后，将改性PET无纺布与纳米纤维膜进行复合辊压制得无纺布锂离子电池隔膜；改性PET无纺布是采用甘油丙氧酸三氰酸醚和十八胺的混合溶液对PET无纺布进行浸渍处理得到；静电纺丝采用的纺丝液为聚偏氟乙烯‑六氟丙烯溶液；制得的无纺布锂离子电池隔膜为由改性PET无纺布和纳米纤维膜构成的双层复合纤维膜；复合纤维膜中改性PET无纺布的平均孔径为24～26μm，纳米纤维膜的平均孔径为0.2～0.7μm。本发明的制备方法简单易行，制得的无纺布锂离子电池隔膜对电解液具有较好的浸润性，锂离子运输能力更好，安全性能更高，极具应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，涉及一种无纺布锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

近年来，熔喷技术制备的无纺布隔膜不仅因具有制备工艺简单、原料适用范围广等特点备受关注，而且熔喷无纺布的高孔隙率(70～90％)、较高的机械拉伸强度，有利于电池的充放电和循环寿命，成为锂离子电池隔膜的优秀候选材料。然而，熔喷无纺布隔膜在实际应用过程中仍存在以下主要问题：(1)熔喷无纺布的孔径较大(1～20μm)。隔膜具有较大的孔径虽会降低电池的内阻，但容易使电池正负极接触，隔膜阻断效果较差，致使电池内部短路，不能循环充放电；即使正常使用，使用过程中电池的自放电效应较大；当然隔膜的小孔径能够提高隔膜的电子绝缘性，不容易造成隔膜穿孔引起的短路，但隔膜内阻也会增大；(2)熔喷无纺布多为聚酯类(如PET)、聚酰胺类和聚烯烃类(如PP)，这些无纺布对电解液的润湿性较差，不利于锂离子的运输。基于熔喷无纺布孔径大以及润湿性差问题，专利CN201810889955.5公开了一种埃洛石涂覆的无纺布锂离子电池隔膜及其制备方法，在这种方法中，针对PET无纺布过大的孔结构尺寸，使用管状埃洛石作为涂敷材料控制无纺布隔膜的孔径从而实现正负极的绝缘和电解液的保持。虽然其减小了孔径，但涂敷粒子在电池使用过程中易脱落，不利于电池安全性。静电纺丝技术制备的纳米纤维隔膜也是无纺布隔膜的一种，专利CN201610566403.1公开了一种聚酰亚胺多孔隔膜的制备方法，在这种方法中，将PVDF、PAA共溶于DMF制成纺丝液进行静电纺丝后采用140℃和260℃进行梯次热处理，制成的聚酰亚胺多孔隔膜热稳定性好、强度高，该纳米纤维隔膜虽具有较小的孔径，够提高隔膜的电子绝缘性，不容易造成隔膜穿孔引起的短路，但隔膜内阻较大，锂离子运输能力相对熔喷无纺布隔膜的较差。专利CN201310036646.0公开了一种聚酰亚胺/PE复合的锂电池隔膜制备方法，在这种方法中，聚酰胺酸溶液作为静电纺丝液，PET无纺布作为电纺接收基体，得到的微纳米纤维隔膜，大小孔径搭配能够满足隔膜对孔径的要求。但上述两种方法制备的电池隔膜对电解液的润湿性相对聚烯烃隔膜提升较低，锂离子运输能力提升也不明显。

因此，开发一种高电解液润湿性、高锂离子运输能力的无纺布复合锂电池隔膜对熔喷无纺布的应用以及电池性能具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种无纺布锂离子电池隔膜及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无纺布锂离子电池隔膜的制备方法，以改性PET无纺布作为静电纺接收基底，进行静电纺丝制得纳米纤维膜后，将改性PET无纺布与纳米纤维膜进行复合辊压制得无纺布锂离子电池隔膜；

改性PET无纺布是采用浸渍溶液对PET无纺布进行浸渍处理得到；浸渍溶液为甘油丙氧酸三氰酸醚和十八胺的混合溶液；

静电纺丝采用的纺丝液为聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶液。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种无纺布锂离子电池隔膜的制备方法，具体步骤如下：