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一种锂离子电池隔膜及其制备方法


技术摘要:
本发明公开了一种锂离子电池隔膜及其制备方法,制备方法包括以下步骤:在聚酰亚胺树脂中添加氧化铝粉体,搅拌混合后制得料浆,其中,所述氧化铝粉体的质量不超过聚酰亚胺树脂质量的30%;将料浆涂布到基膜上,将涂布料浆后的基膜在30‑80℃下加热干燥至质量恒定;将烘  全部
背景技术:
目前使用的锂离子电池隔膜主要由多孔有机聚合物膜构成。典型的有机隔膜主要 由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、PP/PE/PP复合隔膜,这些有机聚烯烃类隔膜的缺点是聚合物熔 点一般较低,当锂电池的外界温度达到熔点之后,会出现一定成都的热收缩和变形,热收缩 过大,会导致隔膜的孔隙变大,使电池正负极接触,引发短路现象,电池的安全性能存在隐 患。另外,有机聚烯烃类隔膜化学稳定性较差,在电池中与锂或嵌锂石墨接触,会逐渐收到 侵蚀。随着航天事业的发展(如金星探测(-270-540℃)等)亟需耐高温高强锂离子电池隔 膜。 目前市场售卖的聚酰亚胺膜按照GB/T12027-2004测试,虽然大部分能满足300℃ 耐温性需求(300℃收缩率(MD、TD)≤0.6%),但与聚烯烃隔膜相比,聚酰亚胺隔膜的机械强 度比较低,大部分拉伸强度(MD、TD)为30MPa-50MPa,对隔膜的安全性能造成威胁,聚酰亚胺 隔膜主要采用静电纺丝工艺制备而成,强度提高在制备工艺上有所突破很难。
技术实现要素:
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜及其制备方 法,采用聚酰亚胺树脂作为增强剂,氧化铝粉体作为填充剂,通过改进固化工艺和基材,解 决了树脂固化过程中起皱、收缩不均匀的问题,提升隔膜孔隙率和透气性。 根据本发明的一个方面,提供一种锂离子电池隔膜制备方法,包括以下步骤: 在聚酰亚胺树脂中添加氧化铝粉体,搅拌混合后制得料浆,其中,所述氧化铝粉体 的质量不超过聚酰亚胺树脂质量的30%; 将料浆涂布到基膜上,将涂布料浆后的基膜在30-80℃下加热干燥至质量恒定; 将烘干后的基膜固定到玻璃基材上进行固化。 进一步的,所述聚酰亚胺树脂的浓度为3-10%。 进一步的,搅拌混合时采用行星式搅拌磨或者电动机械搅拌器进行混合,混合时 间为0.5-2h。 进一步的,将料浆涂布到基膜上,涂布方式为线棒涂布或者微凹版涂布。 进一步的,将烘干后的基膜固定到基材上进行固化,包括: 第一阶段:固化温度由室温升高至T1,升温速率为V1,V1=1-4℃/min,保温10- 60min; 第二阶段:固化温度由T1升高至T2,升温速率为V2,V2=1-3℃/min,保温5-60min; 第三阶段:固化温度由T2升高至基膜的软化温度,升温速率为V3,,V3为2-6℃/min, 保温30-60min; 第四阶段:固化温度由V3升高至T4,升温速率为V4,V4为1-3℃/min,保温30- 3 CN 111584808 A 说 明 书 2/4 页 120min。 进一步的,T1为40-55℃,T2为60-100℃,T4为290-320℃,且所述V3大于V1、V2、V4。 进一步的,将料浆涂布到基膜时,室内空气湿度不超过50%。 进一步的,所述氧化铝粉体的粒径为100-600nm。 进一步的,所述基膜为聚酰亚胺膜、芳纶膜、聚四氟乙烯隔膜中任意一种。 根据本发明的一个方面,提供一种锂离子电池隔膜,由上述任意一项所述方法制 备而成。 与现有技术相比,本申请的有益效果在于: 1、本发明采用聚酰亚胺树脂作为增强剂,氧化铝粉体作为填充剂,通过改进固化 工艺和基材,利用玻璃表面特性,基膜固定后若收缩应力大于基膜与玻璃基材间的摩擦力, 基膜可相对玻璃基材自由均匀相对位移,使基膜充分均匀释放应力,防止聚酰亚胺树脂固 化过程中起皱、收缩不均匀,解决了聚酰亚胺树脂固化过程中起皱、收缩不均匀的问题,提 升隔膜孔隙率和透气性。 2、本发明将烘干后的基膜固定到基材上进行固化分为四个阶段,能够防止基膜发 白,有利于控制固化过程升温速率,避免基膜上鼓起小泡;有利于控制固化时间,减缓料浆 的和基膜应力释放的速度,防止基膜起皱、收缩不均匀的问题。 3、本发明料浆涂布到基膜时,室内空气湿度不超过50%,有利于防止基膜上鼓起 小泡。 附图说明 图1为锂离子电池隔膜的SEM图; 图2为本发明锂离子电池隔膜固化后的结构示意图; 图3为现有技术锂离子电池隔膜固化后的结构示意图。
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