[发明专利]锂离子电池用绿色、高效木质纤维素基体隔膜及其制备方法

摘要

本发明涉及锂离子电池用绿色、高效木质纤维素基体隔膜及其制备方法，其特征在于开发出五种基于木质纤维素基体或者基于木质纤维素为主体与其他天然或合成高分子两元或三元共混复合物为基体的隔膜及其制备方法纯木质纤维素隔膜的涂覆和静电纺丝制备、木质纤维素为主体与其它天然或合成高分子材料两元或三元复合物隔膜的浇筑、涂覆和静电纺丝制备首。本发明的有益效果是，选用全世界年产量近万亿吨的天然高分子材料聚集体木质纤维素为基体或者选用以木质纤维素为主体与其他天然或合成高分子复合物为基体，制备能够用于锂离子电池中的隔膜，彻底解决锂离子电池″白色污染″问题并赋予电池高性能。发明内容还开拓了木质纤维素全新的应用领域。

主权项

锂离子电池用绿色、高效木质纤维素基体隔膜及其制备方法，其特征在于：开发出五种基于木质纤维素基体或者基于木质纤维素为主体与其他天然或合成高分子两元或三元共混复合物为基体的隔膜及其制备方法，具体工艺如下：(1)纯木质纤维素隔膜的涂覆制备：称取900‑1000mg木质纤维素、量取35‑40ml的去离子水，均置于烧杯中；于室温(25±1℃)下，搅拌2‑3h，得到均匀的悬浮液；将悬浮液倾入平底玻璃盘中，于常压和60±2℃条件下，直到水分挥发完，得到均匀的纯木质纤维素隔膜。(2)纯木质纤维素隔膜的静电纺丝制备：将木质纤维素研磨、过筛，收集100‑200目之间的粉末；将收集粉末置于烧杯中，加入溶剂，室温下搅拌5‑8h，得到浓度范围在5wt.％‑10wt.％范围内的均匀电纺溶液；将电纺液装入注射器中，设置正高压为10‑12kV，负高压为‑1‑‑2kV，推注速度为2.5‑3ml/h，滚筒转速为20‑25rpm，固定正负极之间的距离为10‑12cm，电纺时间为2‑3h，静电纺丝，得到均匀平整湿膜、室温下干燥，得到纯木质纤维素隔膜。(3)以木质纤维素为主体与其它天然或合成高分子材料两元或三元复合物隔膜的浇筑制备：以木质纤维素质量分数在65wt.％‑95wt.％区间范围、其它天然或合成高分子材料一元或两元复合物质量分数在35wt.％‑5wt.％区间范围分别称取相应质量的物质；将称取的纯木质纤维素按照上述工艺制备出厚度均匀的隔膜；将称取的天然或合成高分子材料一元或两元复合物置于烧杯中，加入在常温下刚好能够溶解复合物的良溶剂，搅拌，直到得到均匀的溶液；将得到的均匀溶液缓慢浇筑在纯木质纤维素隔膜上，保证溶液完全浸入木质纤维素隔膜的孔中，再于常压和25‑60℃条件下，直到溶剂挥发完，得到均匀的木质纤维素主体两元或三元复合物隔膜。(4)以木质纤维素为主体与其它天然或合成高分子材料两元或三元复合物隔膜的涂覆制备：以木质纤维素质量分数在65wt.％‑95wt.％区间范围、其它天然或合成高分子材料一元或两元复合物质量分数在35wt.％‑5wt.％区间范围分别称取相应质量的物质；将木质纤维素和其它天然或合成高分子材料一元或两元复合物均置入烧杯中；以置入烧杯中混合物总质量与溶剂体积比在1g∶15ml‑1g∶40ml区间内，加入良溶剂，于25‑80℃下搅拌，直到得到均匀的悬浮液；将得到的均匀悬浮液涂覆在玻璃板上，再于常压和25‑60℃条件下，直到溶剂挥发完，得到均匀的木质纤维素主体两元或三元复合物隔膜。(5)以木质纤维素为主体与其它天然或合成高分子材料两元或三元复合物隔膜的静电纺丝制备：将木质纤维素研磨、过筛，收集100‑200目之间的粉末；按木质纤维素粉末质量范围在65wt.％‑95wt.％区间，称取粉末和其它天然或合成高分子材料一元或两元复合物，均置于烧杯中；再加入加入溶剂，室温下搅拌5‑15h，得到溶液浓度范围在1wt.％‑10wt.％区间的均匀电纺溶液；将电纺液装入注射器中，设置正高压为10‑20kV，负高压为‑1‑‑5kV，推注速度为0.5‑5ml/h，滚筒转速为20‑100rpm，固定正负极之间的距离为10‑20cm，电纺时间为2‑10h，静电纺丝，得到均匀平整湿膜、室温下干燥，得到均匀的木质纤维素主体两元或三元复合物隔膜。