一种高性能三元锂电池隔膜及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能三元锂电池隔膜及其生产工艺，属于锂电池隔膜技术领域，具体生产工艺包括以下步骤：首先，通过静电纺丝制备聚酰胺纳米纤维膜，聚酰胺纳米纤维膜经热过热压胺化处理后，得聚酰亚胺纳米纤维膜；然后，制备乙酸钴、二甲基甲酰胺、四氢呋喃和聚偏氟乙烯的混合溶液；接着，利用混合溶液在聚酰亚胺纳米纤维膜的两侧进行静电纺丝，得三层复合膜，复合隔膜既保持了隔膜的三维多孔结构，又提高了隔膜的机械强度，再经热轧处理，得复合隔膜；最后，将复合隔膜浸入复配有二甲基咪唑的溶液中，取出烘干，得高性能三元锂电池隔膜。本发明专利技术在复合隔膜的表面原位生长ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种高性能三元锂电池隔膜及其生产工艺


[0001]本专利技术属于锂电池隔膜
，具体涉及一种高性能三元锂电池隔膜及其生产工艺。

技术介绍

[0002]目前市场化的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃(以PE、PP为主)微孔膜，聚烯烃隔膜本体材料的熔点相对较低，大约130℃
‑
165℃，当电池受热达到隔膜材料的熔点温度附近时，隔膜会出现明显的尺寸收缩，产生孔洞，导致正负极接触而短路，进而引发电池燃烧爆炸的事故。
[0003]聚偏氟乙烯具有良好的耐氧化性、耐化学腐蚀性、耐射线辐射等特性，同时，由于PVDF具有良好的极性，可以促进电解液的吸收，制备的多孔膜、凝胶、隔膜被广泛应用在锂二次电池上；ZIF
‑
67作为一种多孔材料，具有较高的孔隙率，同时，ZIF
‑
67的热分解温度大于400℃。
[0004]Chen等采用直接涂覆法将ZIF
‑
67直接涂在PP隔膜表面，得到的ZIF
‑
67
‑
PP隔膜在55℃下循环100次与纯PP隔膜相比较，锂电池的容量保持率提高至61.5％，隔膜的电化学性能得到提升，但是，电池隔膜的机械性能及安全性能并未得到进一步的提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高性能三元锂电池隔膜及其生产工艺，以解决
技术介绍
中的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种高性能三元锂电池隔膜的生产工艺，包括以下步骤：
[0008]S1、向二氨基二苯醚中加入均苯四甲酸二酐，剧烈搅拌30min，得聚酰胺溶液，聚酰胺溶液进行静电纺丝，得聚酰胺纳米纤维膜，聚酰胺纳米纤维膜经热过热压胺化处理后，得聚酰亚胺纳米纤维膜；
[0009]S2、取乙酸钴加入盛有二甲基甲酰胺和四氢呋喃的溶液中，搅拌2h，待乙酸钴颗粒完全溶解后，再向溶液中加入聚偏氟乙烯，升温至60℃，搅拌5h，待聚偏氟乙烯完全溶解后，自然冷却，得混合溶液；
[0010]S3、利用混合溶液在聚酰亚胺纳米纤维膜的两侧进行静电纺丝，纺丝电压为18
‑
25V，恒温恒湿条件下纺丝2h，得三层复合膜，三层复合膜在140℃，5MPa的条件下进行热轧处理，冷却至室温后，得复合隔膜；
[0011]S4、向30％甲醇溶液中加入二甲基咪唑，搅拌10min，得复配溶液，将复合隔膜浸入复配溶液中，静止12h，取出复合隔膜，烘干，得高性能三元锂电池隔膜。
[0012]上述工艺过程中，ZIF
‑
67由乙酸钴与二甲基咪唑反应制得，ZIF
‑
67是一种金属有机骨架材料，金属有机骨架材料是利用金属离子和有机配体之间的金属
‑
配体络合自组装形成超分子微孔网络结构。
[0013]进一步地，步骤S1中，所述二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐的摩尔比为1：1.02。
[0014]进一步地，步骤S1中，所述聚酰亚胺纳米纤维膜的厚度为25
‑
30μm。
[0015]进一步地，步骤S1中，所述静电纺丝具体参数为纺丝电压：15
‑
50V。纺丝温度：15
‑
35℃；纺丝湿度：30
‑
50％；纺丝时间为10
‑
14h。
[0016]进一步地，步骤S1中，所述热压胺化处理：氮气保护下，聚酰胺纳米纤维膜以10℃/min的速率升温至300
‑
360℃，恒温30
‑
60min。
[0017]进一步地，步骤S2中，所述乙酸钴、二甲基甲酰胺、四氢呋喃和聚偏氟乙烯的用量比为1.12g：10g：5g：2.2
‑
2.3g。
[0018]进一步地，步骤S4中，所述30％甲醇溶液和二甲基咪唑的用量比为200mL：10g。
[0019]进一步地，所述一种高性能三元锂电池隔膜由上述步骤制得。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术首先制备了聚酰亚胺纳米纤维膜作为芯层，为了提高隔膜对电解液的吸收性能，本专利技术将极性的聚偏氟乙烯纳米纤维膜通过静电纺丝黏合在芯层的两侧，再经热压后，形成复合隔膜，复合隔膜既保持了隔膜的三维多孔结构，又提高了隔膜的机械强度。
[0022]本专利技术在复合隔膜的表面原位生长ZIF
‑
67，形成高性能三元锂电池隔膜，ZIF
‑
67镶嵌在复合隔膜表层的聚偏氟乙烯膜的纤维内部和表面，进一步增强隔膜的机械强度和热稳定性，相较于直接涂覆法，原位生长能够提高ZIF
‑
67与隔膜之间的连接，同时，聚偏氟乙烯可以作为粘结剂来增加ZIF
‑
67之间的连接，ZIF
‑
67的熔点较高，锂电池不正常升温后，聚偏氟乙烯膜熔融形成闭孔，ZIF
‑
67颗粒可以作为一种支撑不至于纤维结构坍塌，从而提高电池的热安全性，进一步提高了锂离子电池的安全性能。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]一种高性能三元锂电池隔膜的生产工艺：
[0026]S1、向二氨基二苯醚中加入均苯四甲酸二酐，二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐的摩尔比为1：1.02，剧烈搅拌30min，得聚酰胺溶液，聚酰胺溶液进行静电纺丝，静电纺丝具体参数为纺丝电压：15V；纺丝温度：15℃；纺丝湿度：30％；纺丝时间为10h，得聚酰胺纳米纤维膜，聚酰胺纳米纤维膜经热过热压胺化处理后，得聚酰亚胺纳米纤维膜，测得聚酰亚胺纳米纤维膜的厚度为25μm，其中，热压胺化处理条件为氮气保护下，聚酰胺纳米纤维膜以10℃/mi n的速率升温至300℃，恒温30mi n。
[0027]S2、取1.12g乙酸钴加入盛有10g二甲基甲酰胺和5g四氢呋喃的溶液中，搅拌2h，待乙酸钴颗粒完全溶解后，再向溶液中加入2.2g聚偏氟乙烯，升温至60℃，搅拌5h，待聚偏氟乙烯完全溶解后，自然冷却，得混合溶液；
[0028]S3、利用混合溶液在聚酰亚胺纳米纤维膜的两侧进行静电纺丝，纺丝电压为18V，恒温恒湿条件下纺丝2h，控制单侧聚偏氟乙烯纳米纤维膜的厚度为5μm，得三层复合膜，三
层复合膜在140℃，5MPa的条件下进行热轧处理，冷却至室温后，得复合隔膜；
[0029]S4、向200mL的30％甲醇溶液中加入10g的二甲基咪唑，搅拌10mi n，得复配溶液，将复合隔膜浸入复配溶液中，静止12h，取出复合隔膜，烘干，得高性能三元锂电池隔膜。
[0030]实施例2
[0031]一种高性能三元锂电池隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能三元锂电池隔膜的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、向二氨基二苯醚中加入均苯四甲酸二酐，剧烈搅拌30min，得聚酰胺溶液，聚酰胺溶液进行静电纺丝，得聚酰胺纳米纤维膜，聚酰胺纳米纤维膜经热过热压胺化处理后，得聚酰亚胺纳米纤维膜；S2、取乙酸钴加入盛有二甲基甲酰胺和四氢呋喃的溶液中，搅拌2h，待乙酸钴颗粒完全溶解后，再向溶液中加入聚偏氟乙烯，升温至60℃，搅拌5h，待聚偏氟乙烯完全溶解后，自然冷却，得混合溶液；S3、利用混合溶液在聚酰亚胺纳米纤维膜的两侧进行静电纺丝，纺丝电压为18
‑
25V，恒温恒湿条件下纺丝2h，得三层复合膜，三层复合膜在140℃，5MPa的条件下进行热轧处理，冷却至室温后，得复合隔膜；S4、向30％甲醇溶液中加入二甲基咪唑，搅拌10min，得复配溶液，将复合隔膜浸入复配溶液中，静止12h，取出复合隔膜，烘干，得高性能三元锂电池隔膜。2.根据权利要求1所述的一种高性能三元锂电池隔膜的生产工艺，其特征在于，步骤S1中，所述二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐的摩尔比为1：1.02。3.根据权利要求1所述的一种高性能三元锂电池隔膜的生产工艺，其特征在于，步骤S1中，所述聚酰亚胺纳米纤维膜的厚度为25
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，李汪洋，吴磊，张德顺，王若愚，李坤，刘志强，刘梦茹，张强，徐卫兵，任凤梅，周正发，
申请(专利权)人：界首市天鸿新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：