本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鋰離子電池隔膜多孔柔性基材及制備方法，其中，該多孔柔性基材是由超細(xì)滌綸纖維和玻璃纖維為結(jié)構(gòu)纖維，水溶性維尼綸纖維為粘結(jié)纖維通過斜網(wǎng)圓網(wǎng)雙網(wǎng)脫水濕法抄造得到的。采用本發(fā)明專利技術(shù)提供的多孔柔性基材制備的鋰離子電池隔膜，使隔膜具有熱收縮性小、熱穩(wěn)定性好，孔徑小，孔隙分布均勻，孔隙率高等特點(diǎn)，滿足了技術(shù)要求。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種電池材料及其制備方法，尤其是一種鋰離子電池隔膜用多孔柔性基材及其制備方法。
技術(shù)介紹
1991年日本索尼公司成功地推出了商品鋰離子電池以來，鋰離子電池已成為手 機(jī)、筆記本電腦和數(shù)碼電子產(chǎn)品的主導(dǎo)電源。近年來動(dòng)力鋰離子電池以其能量密度和功率 密度都較大、無記憶效應(yīng)、自放電較小以及循環(huán)壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)已成功的應(yīng)用于車載動(dòng)力 電池。動(dòng)力鋰離子電池及隔膜材料的產(chǎn)品及研發(fā)成為新能源動(dòng)力汽車發(fā)展的關(guān)鍵核心技 術(shù)。 鋰離子動(dòng)力電池的隔膜是鋰離子電池重要的組成材料，通常是薄的多孔絕緣材 料，它具有高的離子透過性和好的機(jī)械強(qiáng)度，并對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)溶劑具有長(zhǎng)期穩(wěn)定 性。因此，利用隔膜的不導(dǎo)電性將電池的正負(fù)極隔開，防止兩電極接觸而短路；同時(shí)依靠隔 膜自身的多微孔結(jié)構(gòu)，讓離子容易通過，保持正負(fù)極間良好的離子導(dǎo)電性。到外部由于發(fā)生 短路或錯(cuò)誤連接使電池內(nèi)部產(chǎn)生非常大的電流時(shí)，電池內(nèi)部溫度升高至一定程度時(shí)，隔膜 將發(fā)生熱熔化而導(dǎo)致微孔結(jié)構(gòu)關(guān)閉，從而切斷電流，使電池停止工作，確保電池安全。因此， 隔膜對(duì)于電池的使用壽命有很大影響。 鋰離子動(dòng)力電池用于高功率動(dòng)力電源使用時(shí)，自身發(fā)熱產(chǎn)生高溫，易引起電池?zé)?失控以及隔膜收縮造成短路擊穿，對(duì)動(dòng)力電池威脅極大，安全性已成為動(dòng)力電池發(fā)展中的 關(guān)鍵因素之一。目前使用的隔膜主要由多孔有機(jī)聚合物隔膜構(gòu)成。典型的有機(jī)隔膜有聚乙 烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層復(fù)合膜。多孔膜的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有兩種方法 相分離法(濕法)和拉伸致孔法(干法)。前者為將高分子和溶劑在高溫下的均勻混合物 進(jìn)行相分離，形成多孔性膜。在工業(yè)上，主要是以高密度聚乙烯作為主要原料，與溶劑在高 溫下熔融混合后，冷卻、成膜，將揮發(fā)性溶劑除去后得到多孔結(jié)構(gòu)。拉伸致孔法則是將聚合 物從模具口中擠出，以高拉伸比(拉伸速度/擠出速度)進(jìn)行拉伸，得到片材，然后熱處理， 得到高度取向的多層結(jié)構(gòu)。再進(jìn)行進(jìn)一步拉伸，將結(jié)晶界面進(jìn)行剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)。在拉 伸熱定型工藝中存在記憶效應(yīng)，受熱后易收縮。另一方面聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴的熔點(diǎn)較 低，聚乙烯約為12(TC，聚丙烯約為160°C。當(dāng)電池溫度超過熔點(diǎn)時(shí)，隔膜熔化、隔膜的阻隔 作用消失，正負(fù)極產(chǎn)生接觸短路，易引起電池燃燒爆炸。 美國(guó)專利US2005084761公開了一種用于電池的隔膜及其制造方法，該制造方法 包括，提供具有大量空洞和其表面和內(nèi)部具有涂層的片狀柔性基材，其中所述涂層是多孔 電絕緣的陶瓷涂層，且所述基材的材料選自聚合物和/或天然纖維的織造或非織造不導(dǎo)電 纖維。專利CN101281961A中提供了一種改善上述美國(guó)專利中的多孔電絕緣陶瓷涂層，使鋰 離子電池隔膜耐高溫性能提高的涂層混合物。但在以上兩種方法中，所用基材的制造方法 均為織造或非織造不導(dǎo)電纖維，基材勻度相對(duì)來說比較差，容易造成孔徑 分布不均。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)一個(gè)目的在于提供一種以超細(xì)滌綸纖維為主，玻璃纖維和水溶性維尼綸纖 維為輔制成的鋰離子電池隔膜多孔柔性基材，其具有熱穩(wěn)定好、熱收縮性小，得到的基材孔 徑小，孔隙率高，離子導(dǎo)電性好，隔膜電阻小等優(yōu)點(diǎn)。 為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池隔膜用多孔柔性基材，其特征 在于，為將結(jié)構(gòu)纖維及粘結(jié)纖維通過濕法抄造得到的。 進(jìn)一步，所述結(jié)構(gòu)纖維由50-80重量份的超細(xì)滌綸纖維及15-40重量份的玻璃纖 維組成，所述粘結(jié)纖維為5-10重量份的水溶性維尼綸纖維。 所述超細(xì)滌綸纖維的長(zhǎng)度為3-6mm，纖維細(xì)度為0. 001_0. 3D。滌綸纖維具有優(yōu)良 的耐皺性、彈性和尺寸穩(wěn)定性，有良好的電絕緣性能，耐摩擦，有較好的耐化學(xué)試劑性能，能 耐弱酸及弱堿。 所述玻璃纖維為中堿玻璃纖維，纖維直徑為1-3 ii m，長(zhǎng)度為3-6mm。玻璃纖維主要 成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿含量的多少，可 分為無堿玻璃纖維(氧化鈉0% 2%，屬鋁硼硅酸鹽玻璃)、中堿玻璃纖維(氧化鈉8% 12%，屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃)和高堿玻璃纖維(氧化鈉13%以上，屬鈉鈣硅酸 鹽玻璃)。其中，本專利技術(shù)所使用的玻璃纖維為中堿玻璃纖維。 所述水溶性維尼綸纖維的長(zhǎng)度為3-6mm，纖維直徑為13-22 y m，60_90°C可溶于 水。 本專利技術(shù)的另一個(gè)目的在于提供了該種多孔柔性基材的制備方法，該制備方法包括 超細(xì)滌綸纖維和玻璃纖維的斜網(wǎng)、圓網(wǎng)雙網(wǎng)脫水的濕法抄造過程，能夠提高柔性基材的勻 度，保持較好的孔隙分布。 為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是提供了的濕法抄造方法，其特征在于，步 驟為 步驟1、將超細(xì)滌綸纖維、玻璃纖維以及水溶性維尼綸纖維按一定比例混合，加入 水制成漿料； 步驟2、將乳液有機(jī)硅類消泡劑、聚醚型消泡劑、漿內(nèi)分散劑以及網(wǎng)前分散劑分別 加入水配成溶液后，按比例混合制成輔料； 步驟3、將第1步得到的漿料以及第2步得到的輔料混合，加入水制成重量濃度為 0. 03-0. 08%的漿液; 步驟4、將得到的槳液依次進(jìn)行斜網(wǎng)、圓網(wǎng)脫水，將雙網(wǎng)脫水后的兩層濕紙頁(yè)層合 成單一的紙層，并通過壓輥壓榨除去紙層中的過多的水分，干度達(dá)到25-30wt^，再經(jīng)烘缸 烘干后，進(jìn)行軟壓光、巻曲、復(fù)巻、分切成柔性基材盤紙成品。 為了改善鋰離子電池隔膜柔性基材的勻度以及孔隙率，本專利技術(shù)采用斜網(wǎng)圓網(wǎng)雙網(wǎng) 組合的濕法抄造成型工藝，提高了多孔柔性基材的勻度以及孔隙率。 本專利技術(shù)采用超細(xì)滌綸纖維和玻璃纖維兩種纖維進(jìn)行混合抄造，超細(xì)滌綸纖維作為 骨架，玻璃纖維作為填充，并且超細(xì)滌綸纖維的纖維直徑為5. 0 ii m以下，玻璃纖維的直徑 為1-3 ii m，保證了多孔柔性基材孔徑小、孔隙率高的特點(diǎn)。滌綸纖維的熔點(diǎn)為255 260°C， 玻璃纖維的熔點(diǎn)可以達(dá)到IOO(TC以上，由此得到的柔性基材熱收縮性小，可以承受較高的 電池溫度，能有效防止隔膜的熱收縮變形及熔化，增加了動(dòng)力電池的熱穩(wěn)定性和安全性。4 本專利技術(shù)提供的生產(chǎn)方法不同于織造和非織造的方法，采用目前造紙方法上較成熟 的斜網(wǎng)和圓網(wǎng)雙網(wǎng)組合的濕法成型工藝，大大提高柔性基材的勻度，減小了柔性基材的孔 徑，很大的提高了基材孔隙率。 本專利技術(shù)采用化學(xué)纖維濕法抄造鋰離子電池隔膜柔性基材，所制得的鋰離子電池隔 膜柔性基材厚度為8-20 m，縱橫向拉伸強(qiáng)度為60-180MPa，孔隙率為50-70% ，孔徑分布指 數(shù)O. l-2，透氣性Gurly值2-40s/50ml等不同規(guī)格。并且這種多孔柔性基材具有孔隙率高， 各方面強(qiáng)度均勻，孔徑小，孔隙率高的優(yōu)點(diǎn)，并且生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行。附圖說明 圖1為使用斜網(wǎng)、圓網(wǎng)雙層造紙機(jī)將斜網(wǎng)濕紙頁(yè)整體地層合于圓網(wǎng)濕紙頁(yè)的雙層 層和造紙步驟。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)的鋰離子電池隔膜柔性基材及其生產(chǎn)方法進(jìn)行詳細(xì)說 明。 實(shí)施例1 步驟1、將80重量份的超細(xì)滌綸纖維、15重量份的玻璃纖維以及5重量份的水溶 性維尼綸纖維混合并加入水制成漿料。 本實(shí)施例中的超細(xì)滌綸纖維采用上海石化股份有限公司滌綸廠的0. 3D超細(xì)滌綸 纖維，其長(zhǎng)度為6mm。玻璃纖維采用中材科技股份有限公司的中堿玻璃纖維棉，纖維平均直 徑為3iim，纖維長(zhǎng)度為3mm。水溶性維尼綸纖維為中國(guó)石化集團(tuán)四川維尼綸廠生產(chǎn)，型號(hào)為 S-7型，其長(zhǎng)度為3mm，直本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋰離子電池隔膜用多孔柔性基材，其特征在于，為將結(jié)構(gòu)纖維及粘結(jié)纖維通過濕法抄造得到的。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戚永宜，吳立群，劉攀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：31[中國(guó)|上海]
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