一種超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，鋰離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜及電池外殼包裝材料組成。在鋰離子電池中，隔膜具有兩個(gè)作用:一是將電池的正負(fù)極分隔開，防止兩極接觸而短路；二是使電解質(zhì)中的鋰離子通過。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻，直接影響到電池的容量、循環(huán)性能及安全性。
[0003]由于超高分子量聚乙烯微孔膜有很強(qiáng)的抗外力穿刺的能力，其作為鋰電池隔膜使用時(shí)能降低鋰電池的短路率，從而提高鋰電池的安全性。但現(xiàn)有技術(shù)方案所制備的超高分子量聚乙烯微孔膜仍存在孔隙率低、充放電容量低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，通過該方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有較高的孔隙率、較高的充放電容量以及良好的循環(huán)性能。
[0005]一種超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，所述方法包括:
[0006]將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上；
[0007]利用所述靜電噴涂裝置以預(yù)先配制的聚合物噴涂液對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理；
[0008]通過控制噴涂時(shí)間來控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米顆粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。
[0009]所述超高分子量聚乙烯微孔膜為采用熱致相分離法制備的聚乙烯分子量為80萬?1000萬的聚乙烯微孔膜。
[0010]所述預(yù)先配制的聚合物噴涂液具體包括:
[0011]將特定的聚合物溶解于溶劑配制得到的聚合物噴涂液，所述聚合物噴涂液的質(zhì)量濃度為0.1-15%。
[0012]所述聚合物噴涂液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為:3%。
[0013]所述特定的聚合物包括:能溶解于溶劑的由靜電噴涂得到的納米至微米顆粒的高分子材料。
[0014]所述特定的聚合物包括:聚偏氟乙烯，聚丙烯晴或聚丙烯。
[0015]制備所述聚合物噴涂液所采用的溶劑包括:丙酮、N, N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、甲醇和水中的一種或任意幾種。
[0016]制備所述聚合物噴涂液所采用的溶劑優(yōu)選為:由丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺按照3:2的質(zhì)量比配制而成。
[0017]在對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理的過程中:
[0018]噴涂電壓為0.l_30kV，接收距離為15 Cm。
[0019]所述噴涂電壓優(yōu)選為21kV。
[0020]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過該方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有較高的孔隙率、較高的充放電容量以及良好的循環(huán)性能。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法流程示意圖；
[0023]圖2為按照本發(fā)明所舉實(shí)例改性得到的超高分子量聚乙烯微孔膜在鋰電池中的放電容量曲線示意圖；
[0024]圖3為按照本發(fā)明所舉實(shí)例改性得到的超高分子量聚乙烯微孔膜在鋰電池中的循環(huán)穩(wěn)定性曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法流程示意圖，所述方法包括:
[0027]步驟11:將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上；
[0028]在該步驟中，超高分子量聚乙烯微孔膜為采用熱致相分離法制備的聚乙烯分子量為80萬?1000萬的聚乙烯微孔膜。
[0029]步驟12:利用所述靜電噴涂裝置以預(yù)先配制的聚合物噴涂液對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理；
[0030]在該步驟中，該預(yù)先配制的聚合物噴涂液具體包括:
[0031]將特定的聚合物溶解于溶劑配制得到的聚合物噴涂液，所述聚合物噴涂液的質(zhì)量濃度為0.1_15%，優(yōu)選質(zhì)量濃度為3%。
[0032]所述特定的聚合物包括:能溶解于溶劑的由靜電噴涂得到的納米至微米顆粒的高分子材料。
[0033]在具體實(shí)現(xiàn)中，該聚合物可以為聚偏氟乙烯PVDF，聚丙烯晴或聚丙烯等高分子聚合物、高分子共聚合物。
[0034]另外，上述制備所述聚合物噴涂液所采用的溶劑可以包括:丙酮、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、甲醇和水中的一種或任意幾種。
[0035]優(yōu)選溶劑為:由丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺按照3:2的質(zhì)量比配制而成。
[0036]步驟13:通過控制噴涂時(shí)間來控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米顆粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。
[0037]在對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理的過程中:噴涂電壓為0.l_30kV，接收距離為15 cm。
[0038]進(jìn)一步的，優(yōu)選噴涂電壓為21kV。
[0039]上述靜電噴涂裝置的工作原理為:根據(jù)電泳的物理現(xiàn)象，以被涂物作為陽極，一般情況下接地；涂料霧化機(jī)構(gòu)作為陰極，接上電源負(fù)高壓，這樣在兩極就形成了高壓靜電場(chǎng)；由于在陰極產(chǎn)生電暈放電，可使噴出涂料介質(zhì)帶電，并進(jìn)一步霧化。按照“同性相斥，異性相吸“的原理，已帶電的涂料介質(zhì)受電場(chǎng)力作用，沿電力線定向地流向帶正電的被涂物表面，就可中和沉淀成一層均勻、附著牢固的薄膜。
[0040]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的制備方法進(jìn)行詳細(xì)的描述:
[0041]實(shí)施例1、稱量0.31gPVDF粉末作為聚合物，溶劑體系按丙酮:DMF(N，N-二甲基甲酰胺)=3:2質(zhì)量比例配制，得到質(zhì)量濃度為3%的PVDF溶液；
[0042]利用溶液靜電噴涂裝置，紡絲電壓21kV，接收距離為15 cm ;將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上，利用配好的PVDF溶液進(jìn)行噴涂；
[0043]同時(shí)，控制PVDF的噴涂時(shí)間為2min，得到的微孔膜可作為鋰電池隔膜。
[0044]實(shí)施例2、稱量0.3IgPVDF粉末作為聚合物，溶劑體系按丙酮:DMF(N，N- 二甲基甲酰胺)=3:2質(zhì)量比例配制，得到質(zhì)量濃度為3%的PVDF溶液；
[0045]利用溶液靜電噴涂裝置，紡絲電壓21kV，接收距離為15 cm ;將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上，利用配好的PVDF溶液進(jìn)行噴涂；
[0046]同時(shí)，控制PVDF的噴涂時(shí)間為4min，得到的微孔膜可作為鋰電池隔膜。
[0047]實(shí)施例3、稱量0.3IgPVDF粉末作為聚合物，溶劑體系按丙酮:DMF(N，N- 二甲基甲酰胺)=3:2質(zhì)量比例配制，得到質(zhì)量濃度為3%的PVDF溶液；
[0048]利用溶液靜電噴涂裝置，紡絲電壓21kV，接收距離為15 cm ;將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上，利用配好的PVDF溶液進(jìn)行噴涂；
[0049]同時(shí)，控制PVDF的噴涂時(shí)間為6min，得到的微孔膜可作為鋰電池隔膜。
[0050]如圖2所示為按照本發(fā)明所舉三個(gè)實(shí)例改性得到的超高分子量聚乙烯微孔膜在鋰電池中的放電容量曲線示意圖；如圖3所示為該微孔膜在鋰電池中的循環(huán)穩(wěn)定性曲線示意圖，由圖2和3可知:在控制PVDF的噴涂時(shí)間分別為2min、4min和6min時(shí)所得到的微孔膜的性能曲線，較之沒有改性的微孔膜的性能曲線，在放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性方面更加的優(yōu)異。
[0051]綜上所述，通過本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有較高的孔隙率、較高的充放電容量以及良好的循環(huán)性能等優(yōu)點(diǎn)；高孔隙率有利于鋰離子在正負(fù)極間自由穿過，微孔膜的小尺寸孔徑能起到隔離正負(fù)極的作用，組裝成鋰離子電池后充放電容量較高，循環(huán)穩(wěn)定性良好，使鋰電池的循環(huán)性能提高，使用壽命延長。
[0052]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述方法包括: 將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上； 利用所述靜電噴涂裝置以預(yù)先配制的聚合物噴涂液對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理； 通過控制噴涂時(shí)間來控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米顆粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 所述超高分子量聚乙烯微孔膜為采用熱致相分離法制備的聚乙烯分子量為80萬?1000萬的聚乙烯微孔膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述預(yù)先配制的聚合物噴涂液具體包括: 將特定的聚合物溶解于溶劑配制得到的聚合物噴涂液，所述聚合物噴涂液的質(zhì)量濃度為 0.1-15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述聚合物噴涂液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為:3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 所述特定的聚合物包括:能溶解于溶劑的由靜電噴涂得到的納米至微米顆粒的高分子材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述特定的聚合物包括:聚偏氟乙烯，聚丙烯晴或聚丙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 制備所述聚合物噴涂液所采用的溶劑包括:丙酮、N, N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、甲醇和水中的一種或任意幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 制備所述聚合物噴涂液所采用的溶劑優(yōu)選為:由丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺按照3:2的質(zhì)量比配制而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，在對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理的過程中: 噴涂電壓為0.l_30kV，接收距離為15 cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述噴涂電壓優(yōu)選為21kV。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，首先將超高分子量聚乙烯微孔膜平鋪在靜電噴涂裝置的接收臺(tái)上；利用所述靜電噴涂裝置以預(yù)先配制的聚合物噴涂液對(duì)所述超高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行聚合物噴涂處理；通過控制噴涂時(shí)間來控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米顆粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。通過該方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有較高的孔隙率、較高的充放電容量以及良好的循環(huán)性能。
【IPC分類】H01M2-16
【公開號(hào)】CN104600232
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510012834
【發(fā)明人】劉太奇, 趙云騰, 高寧, 張曉玲
【申請(qǐng)人】北京石油化工學(xué)院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日