【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池隔膜，具体涉及一种锂电池用多方位热保护隔膜及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池因为优异的循环性能和较高的能量密度而在移动电子设备、新能源交通、能源储存的电池选择中备受青睐。隔膜作为锂离子电池的关键部件之一，其首要作用是防止阴极和阳极的直接接触，避免两极接触造成的电池短路。锂电池在使用过程中会发生热失控，引发爆炸火灾等安全事故，这就需要隔膜具有缓解热失控的热保护能力。
2、为应对锂电池的热失控问题，许多研究学者聚焦于隔膜的性能提升，通过提高隔膜的热尺寸稳定性或赋予隔膜热致自关闭功能或阻燃性能等方法，有效的提高了隔膜的热稳定性并缓解了电池的热失控。如专利技术专利cn202211019648.4、cn202110677496.6和cn201810190524.x等都是利用聚合物熔点差实现隔膜热关闭自保护及高温熔断保护的功能。专利技术专利cn202211518443.0、cn202310864216.1等通过向隔膜中添加阻燃剂、无机颗粒或阻燃纤维实现隔膜的阻燃防火功能；专利技术专利cn202310271978.0将不同熔点的聚合物以及阻燃剂联合使用制备了具有自关闭和阻燃功能的隔膜。这些专利通过材料的优选搭配能够实现隔膜的热致自关闭以及阻燃，起到对电池热保护的功能。
3、然而，上述这些隔膜的热响应温度（即受热发生自关闭或阻燃的温度）都要高于130℃。而在电池的热失控过程中，随着温度的不断升高，当温度达到70℃左右电池中形成的固体界面层就开始分解；温度达到110℃左右电池阳极会与电解液发生反应
4、因此，急需开发一种能够在低温相变吸热、中温自关闭并保持尺寸稳定，高温或遇火阻燃的多方位热保护功能隔膜，同时相变材料的相变吸热对电池的安全使用性能没有显著影响。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂电池用多方位热保护隔膜及其制备方法，解决了现有技术中的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，包括以下步骤：
4、s1，在室温下将peg、app与水搅拌混合得到混合溶液；
5、s2，将所述混合溶液加至纤维素纳米纤维水分散液中，搅拌混合制备成纤维素纤维混合溶液；
6、s3，将纤维素纤维混合溶液，用刮刀涂覆在pe膜上，之后加热干燥制得多方位热保护隔膜。
7、进一步地，peg的分子量6000-10000，在所述混合溶液中，peg的质量分数为20-35%。
8、进一步地，在所述混合溶液中，app的质量分数为5-10%。
9、进一步地，app的聚合度为30-50。
10、进一步地，所述混合溶液与所述纤维素纳米纤维水分散液的质量比为1：（1-3）。
11、进一步地，所述纤维素纳米纤维水分散液中，纤维素纳米纤维为羧基化纤维素纳米纤维，其质量分数为0.8-1.3%。
12、进一步地，s3中，加热干燥的过程为：先在100℃下加热15-45min，之后真空30℃干燥8-12h。
13、进一步地，所述刮刀的移动速度为2-10mm/s。
14、一种锂电池用多方位热保护隔膜，使用上述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法制备。
15、一种锂电池，其中上述的一种锂电池用多方位热保护隔膜。
16、本专利技术的有益效果：
17、1、本专利技术制备的隔膜中使用了peg相变材料，赋予隔膜低温吸热保护能力：peg是一种典型的相变焓高、成本低、无毒无腐蚀性的固-液相变材料，其工作原理是当温度达到材料的相变温度（55-65℃）时，材料物理性质转变的同时会吸收热量以潜热形式进行储热；当反向相变时，储存的热量将被释放；因此，在隔膜中使用该相变材料，将能够及早并有效地控制电池温度的上升，从而在更低的温度下对电池热失控起到缓解作用，起到低温热保护的作用。
18、2、本专利技术使用纤维素纳米纤维与基材pe复合，赋予隔膜热致自关闭保护功能：基材为pe膜，其熔融温度在130℃；涂覆层中含有的纤维素纳米纤维是一种高热稳定性纤维材料，其分解温度（250℃）大于其熔融温度；当两者复合在一起时，因纤维素纳米纤维的高热稳定性会使隔膜在250℃以前保持隔膜尺寸稳定不收缩避免正负极接触引发的短路，而当隔膜受热温度高于130℃时，因pe层的熔融而使pe层的微孔关闭致使锂离子不能传输，切断了内部电流，因而实现隔膜的自关闭热保护作用。
19、3、本专利技术使用app赋予隔膜阻燃保护能力：app作为阻燃剂，在高温下app分解产生磷酸，磷酸是强脱水剂，会进一步脱水生成偏磷酸，再经过聚合生成聚偏磷酸；聚偏磷酸具有很强的酸性，使材料表面发生脱水炭化，最终形成致密的多磷酸层作为屏障，能够将可燃物与阴极释放的高活性氧隔离开来，防止材料受热熔化滴落或流动而造成火灾的蔓延，同时，炭层还能够隔绝材料受热分解生成的可燃性气体与空气接触，阻止燃烧反应的进行。
20、4、本专利技术中选用的peg和app（app的聚合度为30-50，具有一定的水溶性）具有水溶性，能够与纤维素纳米纤维悬浮液更好的混合，使得peg和app在整体中分散更为均为；同时当peg、app、纤维素纳米纤维三者复合在一起时，因各组分表面的活性官能团（纤维素纳米纤维表面含有很多极性官能团如羧基和羟基等，peg含有羟基，app含有羟基和氨基等极性基团），使得三者之间存在共价键、氢键相互作用，使得涂覆层中纤维素纳米纤维对peg和app有更好的粘结作用，而使这些物质不易脱落，同时会极大降低peg在相变时的液化，避免这些物质对电解液的污染。
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1.一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，PEG的分子量6000-10000，在所述混合溶液中，PEG的质量分数为20-35%。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中，APP的质量分数为5-10%。
4.根据权利要求1或3所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，APP的聚合度为30-50。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液与所述纤维素纳米纤维水分散液的质量比为1：（1-3）。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，所述纤维素纳米纤维水分散液中，纤维素纳米纤维的质量分数为0.8-1.3%。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，S3中，加热干燥的过程为：先在100℃下加热15-45min，之后真空30℃干
8.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，所述刮刀的移动速度为2-10mm/s。
9.一种锂电池用多方位热保护隔膜，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法制备。
10.一种锂电池，其特征在于，其中包括权利要求9所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，peg的分子量6000-10000，在所述混合溶液中，peg的质量分数为20-35%。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中，app的质量分数为5-10%。
4.根据权利要求1或3所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，app的聚合度为30-50。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池用多方位热保护隔膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液与所述纤维素纳米纤维水分散液的质量比为1：（1-3）。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏真真，吴斌，陆路，顾嘉怡，赵燕，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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