[发明专利]一种非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料的制备方法

权利要求书

1.一种非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料，其特征在于，使用亲液性较好的纳米纤维素与耐高温性能优良的芳纶纤维，分别改性制备纳米纤维素和芳纶纤维悬浮液，两种悬浮液全部混合后再加入聚酰亚胺溶液共混，经抄片抽滤制得共混膜，然后进一步使用聚酰亚胺溶液对共混膜表面进行喷涂处理，经溶剂置换、干燥、喷涂再干燥工艺后得到性能优良的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料。

2.根据权利要求1所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料，其特征在于，所述锂电池隔膜厚度为100~350μm，机械强度为5~55MPa，电解液吸收率为100~400%，保液率为50~250%，孔隙率为20~80%，200℃下的隔膜热收缩率为0.2~2%，热收缩力为0.01~0.6N，离子电导率为0.5~1.5mS/cm，0.2C下的放电容量为150~170mAh.g^-1。

3.根据权利要求1所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料，其特征在于，所述纳米纤维素为棉浆粕、木材浆粕、竹木浆粕或草木浆粕中的一种或多种混合浆粕中提取处理得到的纳米纤维素。

4.根据权利要求1所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料，其特征在于，所述芳纶纤维为对位或间位芳香族芳纶纤维中浆粕、短切、短纤及干粉中的一种或多种混合纤维。

5.根据权利要求1所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料，其特征在于，所述聚酰亚胺为水溶性聚酰亚胺、均苯性聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺或聚醚亚胺的一种。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）纳米纤维素悬浮液的配制：先配制纳米纤维素/阳离子聚丙烯酰胺/硅藻土混合溶液，然后加入固体酸搅拌均匀后得到悬浮液；悬浮液各组分的质量百分比为纳米纤维素0.1~0.9%、阳离子聚丙烯酰胺0.001%~0.009%、硅藻土0~0.1%、固体酸0~10%、水补足；搅拌时间为0.5~2h，搅拌温度为80~115℃，转速为700~1200rpm；

（2）芳纶纤维悬浮液的配制：配制芳纶纤维/聚氧化乙烯的碱性悬浮溶液，悬浮液各组分的质量百分比为芳纶纤维0.3~0.7%、聚氧化乙烯0~0.02%、强碱0.4%~0.6%、水补足；搅拌时间为0.5~2h，搅拌温度为20~40℃，转速为200~300rpm；

（3）共混膜的制备：将步骤（1）和（2）得到的悬浮液全部混合后再加入聚酰亚胺溶液共混，聚酰亚胺溶液浓度为0~20%，聚酰亚胺与纳米纤维素/芳纶纤维的质量比为0~5.5：1，共混时间为30~60min；然后将共混溶液抄片抽滤成膜，经溶剂置换、干燥工艺，得到纳米纤维素/芳纶纤维共混膜，溶剂置换时间为0.25~4h，干燥时间为0.75~1.5h，干燥温度为60~90℃；

（4）共混膜的表层喷涂处理：在步骤（3）得到的共混膜表面喷涂步骤（3）中的聚酰亚胺溶液，干燥后再经多次喷涂，最终得到纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜，喷涂次数为1~4次，干燥时间为20~60min，干燥温度为80~110℃。

7.根据权利要求6所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）固体酸为二元羧酸，如戊二酸、己二酸或壬二酸中的一种。

8.根据权利要求6所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）阳离子聚丙烯酰胺为离子度在40~60之间的干粉中的一种。

9.根据权利要求6所述的非均相工艺的纳米纤维素/芳纶纤维锂电池隔膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）硅藻土为由硅藻的遗骸沉积所形成的硅质岩的一种，粒径在5~20微米。