一種納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隔膜是鋰電池的重要組成構(gòu)件之一，它的微孔結(jié)構(gòu)、物理性能、化學(xué)特性、熱性能等與鋰電池性能密切相關(guān)。鋰電池具有工作電壓高，鋰電池隔膜材料與高電化學(xué)活性的正負(fù)極材料，應(yīng)具備優(yōu)良的相容性；而且作為電池隔膜材料，還應(yīng)具備優(yōu)良的穩(wěn)定性、耐溶劑性、離子導(dǎo)電性、電絕緣性、耐熱性及良好的物理機(jī)械性能(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)。
[0003]當(dāng)今，作為鋰電池隔膜主導(dǎo)材料的PP / PE類材料為裂隙式微孔(間隙)，孔隙率低(一般為40— 50% )，其吸液和保液空間有限。
[0004]PP / PE類為非極性材料，與極性電解質(zhì)間親和力差，進(jìn)一步影響其吸液和保液能力。而隔膜材料的微孔特證及與極性電解質(zhì)間親和性，與電池充/放電循環(huán)使用壽命密切相關(guān);
[0005]由于PP / PE類隔膜材料吸液和保液能力低，其界面電阻較大，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率不高，直接影響鋰電池性能。
[0006]由于PP / PE材料的熱態(tài)變形性，故PP / PE材料裂隙式微孔(間隙)熱穩(wěn)定差。
[0007]由于PP / PE類隔膜材料為物理拉伸致孔(間隙)或溶劑萃取致孔，此類孔隙存在:
①隔膜材料或多或少殘存應(yīng)力效應(yīng)。
②該類膜材料受熱后，有恢復(fù)材料原有形態(tài)的記憶效應(yīng)，而產(chǎn)生較大收縮的失孔效應(yīng)/造成隔膜材料對正/負(fù)極的阻斷效應(yīng)(功能)喪失/電極短路/產(chǎn)生高熱和燃燒、爆炸！

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新特征在于，利用下述中國發(fā)明專利(專利號:ZL02113792.6)權(quán)利要求4中，第二步合成的B料(微米殼聚糖溶膠)和中國發(fā)明專利(專利號:ZL200410081608.8)合成的終端產(chǎn)物(納米殼聚糖溶膠)，提供一種具三維構(gòu)象的納米殼聚糖溶膠/微米殼聚糖溶膠粒子網(wǎng)絡(luò)作為支架材料，載負(fù)/結(jié)合烯烴類共聚物膠乳/聚環(huán)氧乙烷，構(gòu)成的離子聚合物膜材料。它是以(納米殼聚糖溶膠粒子和微米殼聚糖溶膠粒子)網(wǎng)絡(luò)作支撐體，經(jīng)流延、干燥，形成納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜。該膜具優(yōu)異三維網(wǎng)構(gòu)象、優(yōu)良的耐熱尺寸穩(wěn)定性、極佳電解液親和性、離子導(dǎo)電性、電絕緣性及良好的物理機(jī)械性能(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)。
[0009]按本發(fā)明方案可獲任意規(guī)格、尺寸的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜。該膜厚為5?60 μ m0
[0010]按本發(fā)明方案制備的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，生產(chǎn)工藝、設(shè)備投少，產(chǎn)品成本低于現(xiàn)行的PP / PE類隔膜(PP / PE類隔膜產(chǎn)品成本:4元人民幣/平方米)。
[0011]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，具優(yōu)異成膜性、極高的耐熱穩(wěn)定性(失重溫度.》200°c )，無熱態(tài)變形性、膜的物理機(jī)械強(qiáng)度性能優(yōu)異(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)。
[0012]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，耐酸、堿。
[0013]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，在電池電解液中及-40— 150°C條件下，具優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性和物理機(jī)械穩(wěn)定性。
[0014]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，具優(yōu)異的絕緣性，將有效阻止電子的流動和防止鋰電池正、負(fù)極的短路。可為電極板的組合和電池，提供更大容量、更高電動勢。
[0015]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，具原生態(tài)三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)象及其陽電荷特征，具極佳的鋰離子通透性(在外電場條件下，更有利正電鋰離子從納米殼聚糖膜三維網(wǎng)孔中順利通過)，可在鋰電池充/放電過程中，為電極板的組合和電池，提供更大容量、更高電動勢。
[0016]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，具原生態(tài)三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)象，無應(yīng)力效應(yīng)、無形態(tài)記憶效應(yīng)。
[0017]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，具優(yōu)異的絕緣性、與電解液的良好親和性及親水性。
[0018]本發(fā)明提出的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，孔隙率大于80% (PP / PE類隔膜為40— 50% )，與電解液具良好親和性及親水性。該膜吸收電解液后可溶脹和增大離子傳導(dǎo)的曲折度，具更優(yōu)的吸液/保液功能和電子絕緣性。
[0019]納米殼聚糖膜的上述特性，將有效提高鋰電池的綜合性能。
【附圖說明】
[0020]圖1、2是本發(fā)明的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜的攝象顯微照片(X900倍)
[0021]以下通過具體實(shí)施實(shí)例的方式對本發(fā)明做進(jìn)一步表述，但不代表本發(fā)明只能以下述方式實(shí)施。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新特征在于，利用下述中國發(fā)明專利(專利號:ZL02113792.6)權(quán)利要求4中，第二步合成的B料(微米殼聚糖溶膠)和中國發(fā)明專利(專利號:ZL200410081608.8)合成的終端產(chǎn)物(納米殼聚糖溶膠)，提供一種具三維構(gòu)象的(納米殼聚糖溶膠粒子/微米殼聚糖溶膠粒子)網(wǎng)絡(luò)作為支架材料，載負(fù)/結(jié)合烯烴類共聚物膠乳/聚環(huán)氧乙烷，構(gòu)成納米殼聚糖/復(fù)合鋰電池隔膜膠，經(jīng)流延、干燥，形成納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜。該膜具優(yōu)異三維網(wǎng)構(gòu)象、優(yōu)良的耐熱尺寸穩(wěn)定性、極佳電解液親和性、離子導(dǎo)電性、電絕緣性及良好的物理機(jī)械性能(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)。
[0023]作為本發(fā)明優(yōu)選方案，納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜的厚度為5?60 μ m。
[0024]本發(fā)明提供的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜由以下方法制備而成:
[0025]1.將計(jì)算量聚環(huán)氧乙烷和計(jì)算量去離子水，在強(qiáng)分散池中和室溫下強(qiáng)制分散30分鐘，制成聚環(huán)氧乙烷水溶液為A料，備用。
[0026]2.將計(jì)算量的利用下述中國發(fā)明專利(專利號:ZL 02113792.6)權(quán)利要求4中，第二步合成的B料(微米殼聚糖溶膠)和中國發(fā)明專利(專利號:ZL200410081608.8)合成的終端產(chǎn)物(納米殼聚糖溶膠)制備的混合料，為B料，備用。
[0027]3.將計(jì)算量的B料置于反應(yīng)釜中，在室溫下和500轉(zhuǎn)/分鐘強(qiáng)制分散條件下，將A料直接加于B料反應(yīng)釜中，A料加完后，同條件下再保持20分鐘，為C料。
[0028]4.計(jì)算量的C料在室溫下和500轉(zhuǎn)/分鐘強(qiáng)制分散條件下，按20克/分鐘的加料速度，逐步將計(jì)算量的烯烴類共聚物膠乳(市售商品)添加到C料釜中，侍計(jì)算量的烯烴類共聚物膠乳添加完后，同條件下再保持I小時(shí)，獲得納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜膠產(chǎn)品。
[0029]4.將納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜膠，經(jīng)流涎，均勻分布在PET膜上，經(jīng)干燥(25?35°C )，形成納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，該膜厚為5?60 μ m。
[0030]作為本發(fā)明優(yōu)選方案，聚環(huán)氧乙烷水溶液比例為100份重量去離子水，添加聚環(huán)氧乙烷干基料1.0份重量。
[0031]作為本發(fā)明優(yōu)選方案，微米殼聚糖溶膠和納米殼聚糖溶膠的重量份數(shù)配比為6: 4。
[0032]作為本發(fā)明優(yōu)選方案，(微米殼聚糖溶膠和納米殼聚糖溶膠)混合料干基與聚環(huán)氧乙烷的重量份數(shù)配比為6: 1.5。
[0033]作為本發(fā)明優(yōu)選方案，(微米殼聚糖溶膠和納米殼聚糖溶膠)混合料干基與烯烴類共聚物膠乳干基(市售商品)的重量份數(shù)配比為1:1。
實(shí)施例1
[0034]1.將1.5克聚環(huán)氧乙烷樹脂和100克去離子水，在強(qiáng)分散池中和室溫下強(qiáng)制分散30分鐘，制成聚環(huán)氧乙烷水溶液為A料，備用。
[0035]2.將120克的利用下述中國發(fā)明專利(專利號