[0020] 下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
[0021] 一种锂电池隔膜的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤,
[0022] 步骤一,将正丁醇,N,N‑二甲基甲酰胺,纳米二氧化硅,聚偏氟乙烯和四氯化碳进行混合,控制pH值为5‑7,搅拌并加热至50‑70℃,搅拌的速率为1000‑1500r/min,搅拌的时间为1‑6h得到混合料浆;
[0023] 步骤二,薄膜表面改性
[0024] 将基础薄膜置于2‑甲氧基‑4‑甲基苯酚水溶液中,浸渍30‑120min,取出后采用去离子水冲洗3‑6遍后置于烘干机中烘干得到表面改性的薄膜;
[0025] 步骤三,涂布
[0026] 将步骤二表面经过改性的薄膜置于涂布机上,将步骤一混合料浆通过静电喷涂装2
置,以2‑4mL/dm ,均匀喷涂在改性的薄膜上,随后转入干燥箱中,在70~80℃下干燥5~6h,即可得锂电池隔膜。
[0027] 所述正丁醇,N,N‑二甲基甲酰胺,纳米二氧化硅,聚偏氟乙烯和四氯化碳的质量比为30‑60:10‑15:1‑5:4‑8:0.5‑3。
[0028] 所述基础薄膜为聚酰胺薄膜。
[0029] 所述锂电池隔膜厚度为8‑30μm。
[0030] 所述锂电池隔膜厚度为10‑20μm。
[0031] 所述锂电池隔膜的孔隙率为66~83%。
[0032] 所述锂电池隔膜的孔隙率为70%。
[0033] 所述锂电池隔膜的孔隙率为75%。
[0034] 步骤一中的料浆为聚偏氟乙烯混合液。
[0035] (一)本发明中步骤一中所述的介孔纳米粒子为经过表面改性的孔纳米粒子,具体采用如下方法制备:
[0036] 步骤A、介孔二氧化硅纳米粒制备
[0037] (1)将十六烷基三甲基溴化铵置于去离子水中,机械搅拌15‑30min,搅拌完毕后加入异丙醇和浓度为25%的氨水,在50‑80℃下搅拌30min,加入正硅酸四乙酯和第一组合物并以10‑15℃/min的升温速度升温至60‑100℃搅拌2‑4h后停止搅拌,静置15‑30h得到分层的溶液,冷却至室温后采用离心机离心将沉淀物采用乙醇和去离子水分别清洗3‑6遍后真空干燥既得到介孔二氧化硅纳米颗粒;
[0038] 所述十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、异丙醇、氨水、正硅酸四乙酯和第一组合物的质量比为1‑3:50‑300:10‑30:5‑20:3‑8:2‑4;所述第一组合物由噻吩、吡咯和N,N‑二甲基甲酰胺以质量比为3‑6:2‑4:0.5‑2混合制得;
[0039] 步骤B,介孔二氧化硅纳米颗粒的表面改性
[0040] 将步骤一制备的介孔二氧化硅纳米颗粒,纳米聚苯胺、乙二胺和甲醇以质量比为5‑10:6‑20:1‑4:30‑60置于烧杯中在40C~60℃下搅拌,然后减压旋转蒸发除去溶剂,所得产物用乙醚洗涤,升温至40‑50℃,将洗涤后的产物、第一化合物和二氯甲烷磁力搅拌30‑
50min,升温至60‑90℃,氮气的保护下加入过硫酸胺,搅拌反应10‑20h,降温至室温,将沉淀物采用去离子水清洗3‑6次得到表面改性的介孔二氧化硅纳米颗粒;
[0041] 所述介孔二氧化硅纳米颗粒、第一化合物、二氯甲烷和过硫酸胺的质量比为3‑8:6‑10:1‑5:2‑4;
[0042] 所述第一化合物为聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷两嵌段聚合物;
[0043] 所述聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷两嵌段聚合物的制备方法包括以下步骤:将聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和异辛酸亚锡混合得到混合物(所述聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和异辛酸亚锡的质量比为5‑10:3‑9:0.5‑1),并对此混合物充氮30min以保证排除其中的氧气,将混合物转移到经氮气置换后的四口烧瓶中进行聚合,在80‑120℃搅拌下反应15‑20h,反应的产物置于pH为4.0‑5.0的去离子水中透析1‑3天,之后采用乙醇清洗3‑6遍,既得到聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷两嵌段聚合物。
[0044] 经过研究发现
[0045] (1)经过大量实验发现步骤A中通过加入第一组合物能够使得该介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为20‑40nm,粒径为20‑30nm的能够占到70%‑80%,通常情况下不加入第一组合物制得的纳米粒子的粒径为30‑200nm,50‑200nm的比例为70‑90%;
[0046] (2)步骤B中表面改性的介孔二氧化硅纳米颗粒为表面包覆纳米聚苯胺纳米颗粒,通过对于介孔二氧化硅纳米颗粒的表现改性使得颗粒与基体之间通过静电作用和氢键结合,使得其结合力增强,使用过程中不容易脱落。
[0047] (3)步骤B中通过加入第一化合物使得有效缩小介孔二氧化硅纳米颗粒表面聚苯胺纳米颗粒的粒径在1‑5之间的可以达到75%,5‑10nm的可以达到20%,均匀的包裹在介孔二氧化硅纳米颗粒表面,由于颗粒粒径更小,能有效提升界面间连接强度从而提高薄膜的拉伸强度。
[0048] (4)通过将基础薄膜置于2‑甲氧基‑4‑甲基苯酚水溶液中进行基础薄膜的表面改性,2‑甲氧基‑4‑甲基苯酚水溶液能够自氧化聚合在基体膜表面及微孔中,引入大量诸如羟基、酚羟基、羧基、氨基等带负电荷活性基团,涂布后与料浆的结合更加紧密提升了薄膜整体的强度,具体数据如下。
[0049] (二)测试实验
[0050] (1)拉伸强度
[0051] 按照GB/T1040.1‑2006标准,使用宽为25mm的长条状薄膜样片,采用MTS公司的CMT4000型电子测试机进行测定。
[0052] (2)平均孔径
[0053] 按照ISO15901.1‑2006标准,采用压汞仪在20‑2000Psi压力下测试隔膜的孔径分布和平均孔径。
[0054] (3)孔隙率
[0055] 测试隔膜的假体密度(g/cm3)=隔膜重量/(厚度*面积),与理论值0.94g/cm3相除,即视为微孔隔膜的孔隙率。
[0056] (4)针刺强度
[0057] 测量仪器为MTS公司的CMT4000型电子测试机进行测试,测定用前端为球面(曲率半径R:0.5mm)直径1mm的针,以2mm/s的速度扎入聚烯烃多孔膜时的最大负荷。
[0058] 经检测,本发明制得的锂离子电池复合隔膜孔径分布均匀,孔隙率达66~83%,优选70%,更优选75%,平均孔径小于60nm,拉伸强度:MD方向190‑300MPa,优选260‑280MPa,TD方向190‑300MPa,优选260‑280MPa;250℃下收缩率低于0.5%,膜厚度为8‑30μm,优选10‑20μm,使用本发明电池隔膜的锂电池经循环充放电800次后,剩余电量为95~97%,有效延长了电池使用寿命,针刺强度410‑460gf,优选415gf。
[0059] 应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。