【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池隔膜，具体地，涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着电动汽车行业的快速发展，推动了世界范围内高能电源设备尤其是锂电池行业的发展。锂电池，因其较高的工作电压和比能量、快速充放电和较高的安全性能等，而被作为一种市场前景广阔和发展迅速的常用储能设备。
2、锂电池主要有四个功能组件组成：正极、电解液、隔膜、负极。在锂电池的结构中，隔膜是内层的关键组件之一，隔膜虽然不参与锂离子电池中的化学反应，但对锂电池的性能副安全性却起着至关重要的作用，其主要作用是使电池的正、负极分隔开，避免电池因正负极接触而发生短路，防止副产物(如锂枝晶)从正极副负极材料的氧化还原反应中扩散，同时为锂离子迁移提供通道。
3、随着锂电池变得越来越复杂，对隔膜的性能要求也越来越高。目前市面上最常用的锂电池隔膜材料有聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类隔膜，但是这类材料自身热稳定性低，高温受热会发生变形造成尺寸收缩，从而导致其安全性较差，容易引发短路等安全事故，聚烯烃材料缺少极性官能团，与高极性电解液之间的相容性低，造成浸润性差，离子迁移时阻抗较大，此外，聚乙烯和聚丙烯的氧指数较低，阻燃性能差，一旦发生起火事故，这类隔膜极易引燃，而且会有出现滴落扩大火势的风险，无法满足高端领域锂离子电池设备的需求，因此，亟需专利技术一种耐热性、浸润性和阻燃性能优异的隔膜，以满足锂电池隔膜
的更高要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种锂电池隔膜及
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
4、将超高分子量聚乙烯放入粉碎机中进行粉碎后，与造孔剂进行高速混合，再与改性纳米氮化硅、改性壳聚糖、引发剂和抗氧剂加入双螺杆挤出机中，熔融共混挤出，冷却定型，再经纵向拉伸和横向拉伸，得到膜片，将膜片浸入到超纯水中1-2h后，取出，经过高温热定型，收卷，制得锂电池隔膜。
5、进一步地，各原料按照重量份数计如下：40-60份超高分子量聚乙烯、20-32份造孔剂、6-10份改性纳米氮化硅、5-15份改性壳聚糖、0.1-0.2份引发剂、1-3份抗氧剂。
6、进一步地，所述造孔剂为聚乙烯醇和甘油以质量之比为1:3复配制得。
7、进一步地，所述高速混合搅拌时间为10-20min，混合机搅拌转速为2000-3000r/min。
8、进一步地，所述热定型温度为120-150℃。
9、进一步地，所述引发剂为过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰中的一种。
10、进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
11、造孔剂为聚乙烯醇和甘油复配制得，水溶性较强，溶解到水中可形成微孔结构，具有低成本、高环保的优势，并且孔径一致性好、透气度高，无封闭孔。
12、进一步地，所述改性纳米氮化硅通过以下步骤制得：
13、室温下，在烧瓶中加入纳米氮化硅和乙醇水溶液，在高剪切混合乳化机下高速搅拌15min，加入乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂kh-171)，继续在高剪切混合乳化机下高速搅拌45min，反应完成，过滤，真空干燥，研磨，得到改性纳米氮化硅。
14、进一步地，所述纳米氮化硅、乙醇水溶液、乙烯基三甲氧基硅烷的用量之比为2g:100ml:4.5g。
15、纳米氮化硅是一种性能优异的陶瓷粉体，具有良好的耐高温性和机械性能，并且通过对纳米氮化硅进行改性，提高纳米氮化硅的表面疏水性，增强了纳米氮化硅与聚乙烯基体的相容性，减轻了纳米氮化硅的团聚现象，使纳米氮化硅的性能得以充分发挥，大幅增强基体的耐热性和力学性能；并且改性纳米氮化硅还含有碳碳双键，还能与基体发生交联，进一步增强基体的力学强度。
16、进一步地，所述改性壳聚糖通过以下步骤制得：
17、s1、将4-羟基苯乙烯与甲苯混合，加入到带有温度计、磁力搅拌系统和球形冷凝管的三口圆底烧瓶中，冰水浴条件下，逐滴加入甲醛溶液(质量分数24％)，并持续搅拌30min后，加入4,4'-二氨基二苯砜，控制反应温度为65℃，保温反应6h，反应完成，冷却至室温，旋蒸除去溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用苯/乙酸乙酯的混合溶剂，二者的体积比为3:1)，旋蒸除去洗脱液，得到中间体1；4-羟基苯乙烯、甲苯、甲醛溶液、4,4'-二氨基二苯砜的用量之比为11.9g:100ml:30ml:25.1g；
18、4-羟基苯乙烯与4,4'-二氨基二苯砜发生反应，得到中间体1；具体反应过程如下所示：
19、
20、s2、在装有搅拌装置三口烧瓶中将戊二醛、4,4'-二氨基二苯砜、哌啶(缩合剂)和甲苯混合搅拌均匀后，控制反应温度为60℃，保温反应6h，反应完成后，自然冷却，减压蒸馏除去溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用苯/乙酸乙酯的混合溶剂，二者的体积比为3:2)，旋蒸除去洗脱液，得到中间体2；戊二醛、4,4'-二氨基二苯砜、哌啶、甲苯的用量之比为12.2g:39.2g:15ml:120ml；
21、在缩合剂的作用下，4,4'-二氨基二苯砜上的氨基与戊二醛上的醛基发生缩合，形成亚胺基(c＝n席夫碱结构)，并通过控制二者的摩尔比接近1:1且戊二醛略微过量，使戊二醛上只有一个醛基参与到反应，得到中间体2；具体反应过程如下所示：
22、
23、s3、在醋酸和甲苯的混合溶液(醋酸的质量分数为28％)中加入壳聚糖，搅拌至完全溶解，再加入中间体2和哌啶，室温搅拌反应1h后，加入氢氧化钠溶液(质量分数35％)调节ph为9，继续反应3h，反应完成，静置沉淀，过滤，依次用乙醇和水洗涤，置于烘箱中干燥，得到改性壳聚糖；醋酸和甲苯的混合溶液、壳聚糖、中间体2、哌啶的用量之比为100ml:5g:8.5g:20ml；
24、在缩合剂的作用下，中间体2上的醛基与壳聚糖上的氨基发生缩合，形成亚胺基(c＝n席夫碱结构)，得到改性壳聚糖；
25、壳聚糖是一种多糖，分子中大量羟基可以促进聚乙烯基体脱水成炭，将基体转化为高浓度的炭层，提高基体的阻燃性能；不仅如此，壳聚糖的主链上含有大量醚基，使得壳聚糖能够吸附多硫化物，提高电池的导电性、提高活性物质硫的利用率和倍率性能；另外，通过对壳聚糖进行改性，能改善壳聚糖与聚乙烯的界面相容性。使改性壳聚糖的性能充分发挥；此外，改性壳聚糖分子中还含有二苯砜、苯并噁嗪、席夫碱和碳碳双键结构，其中二苯砜具有很好的耐高温和耐热氧化性，并且受热脱硫生成so2、亚硫酸和水，可以促进硅橡胶基体的fries重排反应，加速基体成炭，可以有效增强基体的阻燃性能；引入的苯并噁嗪能进一步增强基体的耐热性能；席夫碱结构中的c＝n双键在高温下能够生成碳氮六元环，这类六元环结构使基体形成稳定的交联网络，能与二苯砜起协同作用，大幅增强基体的阻燃性能；最后，在改性壳聚糖引入碳碳双键，能与基体产生交联作用，因为改性壳聚糖分子中含有大量羟基，能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：40-60份超高分子量聚乙烯、20-32份造孔剂、6-10份改性纳米氮化硅、5-15份改性壳聚糖、0.1-0.2份引发剂、1-3份抗氧剂；
2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，步骤S1中4-羟基苯乙烯、甲苯、甲醛溶液、4,4'-二氨基二苯砜的用量之比为11.9g:100mL:30mL:25.1g。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，步骤S2中戊二醛、4,4'-二氨基二苯砜、哌啶、甲苯的用量之比为12.2g:39.2g:15mL:120mL。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，步骤S3中醋酸和甲苯的混合溶液、壳聚糖、中间体2、哌啶的用量之比为100mL:5g:8.5g:20mL。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述造孔剂为聚乙烯醇和甘油以质量之比为1:3复配制得。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰中的一种。
7.根据权利要求1所
8.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，所述改性纳米氮化硅通过以下步骤制得：
9.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种锂电池隔膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：40-60份超高分子量聚乙烯、20-32份造孔剂、6-10份改性纳米氮化硅、5-15份改性壳聚糖、0.1-0.2份引发剂、1-3份抗氧剂；
2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，步骤s1中4-羟基苯乙烯、甲苯、甲醛溶液、4,4'-二氨基二苯砜的用量之比为11.9g:100ml:30ml:25.1g。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，步骤s2中戊二醛、4,4'-二氨基二苯砜、哌啶、甲苯的用量之比为12.2g:39.2g:15ml:120ml。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜，其特征在于，步...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈元青，
申请(专利权)人：深圳市广旭科技应用新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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