一種安全性高的消費類電池隔膜的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種安全性高的消費類電池隔膜，包括基層(1)，所述基層(1)為填充高分子聚合物的親水PET無紡布；設于基層(1)表面的改性層(2)；所述改性層(2)包括聚丙烯材料基體(3)以及分散于聚丙烯材料基體(3)內的多孔氧化鋁超細粉末(4)、陶瓷顆粒(5)和相變微球(5)。該電池隔膜工藝簡單、吸液量高、表面積大，孔隙率高、孔徑小、化學純度高、有害雜質少，使用安全。
【專利說明】
-種安全性高的消費類電池隔膜
技術領域
[0001] 本發明特別設及一種安全性高的消費類電池隔膜，屬于電池材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 電池隔膜紙作為電池中分開正極和負極的隔膜材料，主要作用是防止電池中正負 電極直接接觸而短路，并能夠讓電解液中的離子在正負極之間自由通過而電子不能自由穿 過，在組成電池的各個部分之中，隔膜材料起到了舉足輕重的作用，其性能決定了電池的界 面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環性能等特性。性能優異的隔膜對提高電池的綜 合性能具有重要的作用。
[0003] 目前，電池隔膜主要為聚締控隔膜，其具有足夠小的孔徑能夠有效防止電池內部 短路，且具有較好的均勻性，能有效保證電池的充放電性能。但在應用過程中，如果電池由 于內部短路或者過充等導致發生熱失控，電池內部溫度迅速升高，聚締控膜在高溫下(高于 17(TC )無法保證其完整性，使正負極材料發生大面積接觸，導致電池發生爆炸，對電池的安 全性構成威脅。特別是在裡離子動力電池中，大容量大功率充放電的設計要求隔膜具有更 好的耐高溫性能。另外，聚締控隔膜透氣性較差，無法很好滿足電池快速充放電的需要，影 響電池的循環使用壽命。
【發明內容】
[0004] 技術問題:為了解決現有技術的缺陷，本發明提供了一種安全性高的消費類電池 隔膜。
[0005] 技術方案:本發明提供的一種安全性高的消費類電池隔膜，包括
[0006] 基層(1 )，所述基層(1)為填充高分子聚合物的親水PET無紡布；
[0007] 設于基層（1)表面的改性層(2);所述改性層(2)包括聚丙締材料基體(3) W及分散 于聚丙締材料基體(3)內的多孔氧化侶超細粉末(4)、陶瓷顆粒(5)和相變微球(5);
[000引所述相變微球(5)由W下重量份的組分制成：氯化石蠟40-60份、單硬脂酸甘油醋 1-2份、十二烷基苯橫酸鋼1-3份、對苯二甲酸乙二醇醋8-12份、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫 酸4-6份、丙締酸二甲胺基乙醋4-6份、對苯二甲酸1-3份、石墨1-3份、二氧化娃2-4份、十水 硫酸鋼20-40份、硫酸錠10-20份、硫酸氨鋼5-10份、碳化娃1-3份、氮化娃1-3份、明膠20-30 份；
[0009] 所述多孔氧化侶超細粉末(4)、陶瓷顆粒(5)和相變微球巧）的質量比為(2-4): 10: (1-3)。
[0010] 作為改進，所述親水PET無紡布基材上均勻分布著微米級的小孔，其纖維細度< 3D，孔隙率50~70%，高分子聚合物填充在親水PET無紡布基材的小孔內；所述的高分子聚 合物為聚乙締醇。
[0011] 本發明還提供了一種安全性高的消費類電池隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0012] (1)基層的制備:在水浴加熱的條件下，將高分子聚合物溶解于去離子水中，得到 高分子聚合物溶液;將親水PET無紡布基材浸泡所得高分子聚合物溶液中，超聲使親水PET 無紡布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空條件下保持水浴加熱1~6小時，得到 真空浸潰后的親水PET無紡布;將真空浸潰后的親水PET無紡布在50~90°C的鼓風干燥箱中 烘干，然后通過180~220°C的熱社漉，即得基層；
[0013] (2)相變微球的制備:將石墨、二氧化娃、十水硫酸鋼、硫酸錠、硫酸氨鋼、碳化娃、 氮化娃混勻，加入3-5倍質量的水中溶解，得混合水溶液;加熱氯化石蠟至融化，依次加入單 硬脂酸甘油醋、十二烷基苯橫酸鋼、對苯二甲酸乙二醇醋、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸、丙 締酸二甲胺基乙醋、對苯二甲酸，攬拌20-40min，得有機混合物;將烙融的有機混合物加入 溫度70-90°C的混合水溶液中，得油水乳液;將上述油水乳液倒入到溫度為-20°C~10°C的 冰鹽水中，過篩，即得相變微球；
[0014] (3)改性層的制備:將多孔氧化侶超細粉末、陶瓷顆粒和相變微球混合，加入烙融 的聚丙締材料中，攬拌5-15min，得改性層材料；
[0015] (4)將步驟(3)的改性層材料涂覆于基層上，即得安全性高的消費類電池隔膜。
[0016] 步驟(3)中，所述高分子聚合物和去離子水的質量比為0.5~30:100,水浴加熱的 溫度為25~95 °C，水浴加熱的時間為2~12小時。
[0017] 有益效果:本發明將玻璃纖維應用于電池隔膜紙的制造中，生產的電池隔膜，其性 能將會優于一般的電池隔膜紙，如吸液量更高，吸液速度更快，親水性更好等，并在整個壽 命期間保持其高的吸液率;同時，由于玻璃纖維隔膜具有表面積大，孔隙率高，孔徑小，化學 純度高，有害雜質少，W及非常好的耐酸性、抗氧化性和小的電阻等特點。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明安全性高的消費類電池隔膜的結構示意圖。
【具體實施方式】 [0019]實施例1
[0020] 安全性高的消費類電池隔膜，見圖1，包括
[0021] 基層1，所述基層1為填充高分子聚合物的親水PET無紡布；
[0022] 設于基層1表面的改性層2;所述改性層2包括聚丙締材料基體3W及分散于聚丙締 材料基體3內的多孔氧化侶超細粉末4、陶瓷顆粒5和相變微球5;
[0023] 所述相變微球5由W下重量份的組分制成:氯化石蠟40份、單硬脂酸甘油醋2份、十 二烷基苯橫酸鋼1份、對苯二甲酸乙二醇醋12份、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸4份、丙締酸 二甲胺基乙醋6份、對苯二甲酸1份、石墨3份、二氧化娃2份、十水硫酸鋼20份、硫酸錠10份、 硫酸氨鋼10份、碳化娃3份、氮化娃1份、明膠20份；
[0024] 所述多孔氧化侶超細粉末4、陶瓷顆粒5和相變微球5的質量比為2:10:3。
[0025] 所述親水PET無紡布基材上均勻分布著微米級的小孔，其纖維細度^ 3D，孔隙率50 ~70%，高分子聚合物填充在親水PET無紡布基材的小孔內；所述的高分子聚合物為聚乙締 醇。
[0026] 上述種安全性高的消費類電池隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0027] (1)基層的制備:在水浴加熱的條件下，將高分子聚合物溶解于去離子水中，得到 高分子聚合物溶液;將親水PET無紡布基材浸泡所得高分子聚合物溶液中，超聲使親水PET 無紡布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空條件下保持水浴加熱1小時，得到真空 浸潰后的親水PET無紡布;將真空浸潰后的親水PET無紡布在50°C的鼓風干燥箱中烘干，然 后通過220°C的熱社漉，即得基層；
[00%] (2)相變微球的制備:將石墨、二氧化娃、十水硫酸鋼、硫酸錠、硫酸氨鋼、碳化娃、 氮化娃混勻，加入3倍質量的水中溶解，得混合水溶液;加熱氯化石蠟至融化，依次加入單硬 脂酸甘油醋、十二烷基苯橫酸鋼、對苯二甲酸乙二醇醋、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸、丙締 酸二甲胺基乙醋、對苯二甲酸，攬拌20min，得有機混合物;將烙融的有機混合物加入溫度90 °C的混合水溶液中，得油水乳液;將上述油水乳液倒入到溫度為10°C的冰鹽水中，過篩，即 得相變微球；
[0029] (3)改性層的制備:將多孔氧化侶超細粉末、陶瓷顆粒和相變微球混合，加入烙融 的聚丙締材料中，攬拌5min，得改性層材料;所述高分子聚合物和去離子水的質量比為0.5: 100，水浴加熱的溫度為25 °C，水浴加熱的時間為2小時；
[0030] (4)將步驟(3)的改性層材料涂覆于基層上，即得安全性高的消費類電池隔膜。
[0031] 實施例2
[0032] 安全性高的消費類電池隔膜，見圖1，包括
[0033] 基層1，所述基層1為填充高分子聚合物的親水陽T無紡布；
[0034] 設于基層1表面的改性層2;所述改性層2包括聚丙締材料基體3W及分散于聚丙締 材料基體3內的多孔氧化侶超細粉末4、陶瓷顆粒5和相變微球5;
[0035] 所述相變微球5由W下重量份的組分制成:氯化石蠟60份、單硬脂酸甘油醋1份、十 二烷基苯橫酸鋼3份、對苯二甲酸乙二醇醋8份、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸6份、丙締酸二 甲胺基乙醋4份、對苯二甲酸3份、石墨1份、二氧化娃4份、十水硫酸鋼40份、硫酸錠20份、硫 酸氨鋼5份、碳化娃1份、氮化娃3份、明膠30份；
[0036] 所述多孔氧化侶超細粉末4、陶瓷顆粒5和相變微球5的質量比為4:10:1。
[0037] 所述親水PET無紡布基材上均勻分布著微米級的小孔，其纖維細度^ 3D，孔隙率50 ~70%，高分子聚合物填充在親水PET無紡布基材的小孔內；所述的高分子聚合物為聚乙締 醇。
[0038] 上述種安全性高的消費類電池隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0039] (1)基層的制備:在水浴加熱的條件下，將高分子聚合物溶解于去離子水中，得到 高分子聚合物溶液;將親水PET無紡布基材浸泡所得高分子聚合物溶液中，超聲使親水PET 無紡布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空條件下保持水浴加熱6小時，得到真空 浸潰后的親水PET無紡布;將真空浸潰后的親水PET無紡布在90°C的鼓風干燥箱中烘干，然 后通過180°C的熱社漉，即得基層；
[0040] (2)相變微球的制備:將石墨、二氧化娃、十水硫酸鋼、硫酸錠、硫酸氨鋼、碳化娃、 氮化娃混勻，加入5倍質量的水中溶解，得混合水溶液;加熱氯化石蠟至融化，依次加入單硬 脂酸甘油醋、十二烷基苯橫酸鋼、對苯二甲酸乙二醇醋、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸、丙締 酸二甲胺基乙醋、對苯二甲酸，攬拌40min，得有機混合物;將烙融的有機混合物加入溫度70 °C的混合水溶液中，得油水乳液;將上述油水乳液倒入到溫度為-20°C的冰鹽水中，過篩，即 得相變微球；
[0041] (3)改性層的制備:將多孔氧化侶超細粉末、陶瓷顆粒和相變微球混合，加入烙融 的聚丙締材料中，攬拌15min，得改性層材料;所述高分子聚合物和去離子水的質量比為30: 100，水浴加熱的溫度為95 °C，水浴加熱的時間為12小時；
[0042] (4)將步驟(3)的改性層材料涂覆于基層上，即得安全性高的消費類電池隔膜。
[0043] 實施例3
[0044] 安全性高的消費類電池隔膜，見圖1，包括
[0045] 基層1，所述基層1為填充高分子聚合物的親水陽T無紡布；
[0046] 設于基層1表面的改性層2;所述改性層2包括聚丙締材料基體3W及分散于聚丙締 材料基體3內的多孔氧化侶超細粉末4、陶瓷顆粒5和相變微球5;
[0047] 所述相變微球5由W下重量份的組分制成:氯化石蠟50份、單硬脂酸甘油醋1.5份、 十二烷基苯橫酸鋼2份、對苯二甲酸乙二醇醋10份、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸5份、丙締 酸二甲胺基乙醋5份、對苯二甲酸2份、石墨2份、二氧化娃3份、十水硫酸鋼30份、硫酸錠15 份、硫酸氨鋼8份、碳化娃2份、氮化娃2份、明膠25份；
[004引所述多孔氧化侶超細粉末4、陶瓷顆粒5和相變微球5的質量比為3:10:2。
[0049] 所述親水PET無紡布基材上均勻分布著微米級的小孔，其纖維細度^ 3D，孔隙率50 ~70%，高分子聚合物填充在親水PET無紡布基材的小孔內；所述的高分子聚合物為聚乙締 醇。
[0050] 上述種安全性高的消費類電池隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0051] (1)基層的制備:在水浴加熱的條件下，將高分子聚合物溶解于去離子水中，得到 高分子聚合物溶液;將親水PET無紡布基材浸泡所得高分子聚合物溶液中，超聲使親水PET 無紡布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空條件下保持水浴加熱5小時，得到真空 浸潰后的親水PET無紡布;將真空浸潰后的親水PET無紡布在70°C的鼓風干燥箱中烘干，然 后通過200°C的熱社漉，即得基層；
[0052] (2)相變微球的制備:將石墨、二氧化娃、十水硫酸鋼、硫酸錠、硫酸氨鋼、碳化娃、 氮化娃混勻，加入4倍質量的水中溶解，得混合水溶液;加熱氯化石蠟至融化，依次加入單硬 脂酸甘油醋、十二烷基苯橫酸鋼、對苯二甲酸乙二醇醋、2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸、丙締 酸二甲胺基乙醋、對苯二甲酸，攬拌30min，得有機混合物;將烙融的有機混合物加入溫度80 °C的混合水溶液中，得油水乳液;將上述油水乳液倒入到溫度為-10°C的冰鹽水中，過篩，即 得相變微球；
[0053] (3)改性層的制備:將多孔氧化侶超細粉末、陶瓷顆粒和相變微球混合，加入烙融 的聚丙締材料中，攬拌lOmin，得改性層材料；
[0054] (4)將步驟(3)的改性層材料涂覆于基層上，即得安全性高的消費類電池隔膜。
[0055] 步驟(3)中，所述高分子聚合物和去離子水的質量比為15:100,水浴加熱的溫度為 65°C，水浴加熱的時間為6小時。
[0056] 測試實施例1至3制得的安全性高的消費類電池隔膜性能，結果見表1。
[0057] 表1實施例1至3制得的安全性高的消費類電池隔膜性能
[0化引
[0059]由表1的測試結果可W看出，本發明電池隔膜的縱向和橫向熱收縮明顯小于對比 例中的市售電池隔膜，說明本發明電池隔膜的熱性能有很大提高;本發明電池隔膜的吸液 率大大高于市售電池隔膜。
【主權項】
1. 一種安全性高的消費類電池隔膜，其特征在于:包括 基層(1 )，所述基層(1)為填充高分子聚合物的親水PET無紡布； 設于基層（1)表面的改性層(2);所述改性層(2)包括聚丙烯材料基體(3)以及分散于聚 丙烯材料基體(3)內的多孔氧化鋁超細粉末(4)、陶瓷顆粒(5)和相變微球(5); 所述相變微球（5)由以下重量份的組分制成：氯化石蠟40-60份、單硬脂酸甘油酯1-2 份、十二烷基苯磺酸鈉1-3份、對苯二甲酸乙二醇酯8-12份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4-6份、丙烯酸二甲胺基乙酯4-6份、對苯二甲酸1-3份、石墨1-3份、二氧化硅2-4份、十水硫酸 鈉20-40份、硫酸銨10-20份、硫酸氫鈉5-10份、碳化硅1-3份、氮化硅1-3份、明膠20-30份； 所述多孔氧化鋁超細粉末(4)、陶瓷顆粒(5)和相變微球(5)的質量比為(2-4) :10:(1-3)〇2. 根據權利要求1所述的一種安全性高的消費類電池隔膜，其特征在于:所述親水PET 無紡布基材上均勻分布著微米級的小孔，其纖維細度< 3D，孔隙率50~70%，高分子聚合物 填充在親水PET無紡布基材的小孔內；所述的高分子聚合物為聚乙烯醇。3. 權利要求1或2所述的一種安全性高的消費類電池隔膜的制備方法，其特征在于:包 括以下步驟： (1) 基層的制備:在水浴加熱的條件下，將高分子聚合物溶解于去離子水中，得到高分 子聚合物溶液;將親水PET無紡布基材浸泡所得高分子聚合物溶液中，超聲使親水PET無紡 布基材在高分子聚合物溶液中分散，然后在真空條件下保持水浴加熱1~6小時，得到真空 浸漬后的親水PET無紡布；將真空浸漬后的親水PET無紡布在50~90°C的鼓風干燥箱中烘 干，然后通過180~220°C的熱乳輥，即得基層； (2) 相變微球的制備:將石墨、二氧化硅、十水硫酸鈉、硫酸銨、硫酸氫鈉、碳化硅、氮化 硅混勻，加入3-5倍質量的水中溶解，得混合水溶液;加熱氯化石蠟至融化，依次加入單硬脂 酸甘油酯、十二烷基苯磺酸鈉、對苯二甲酸乙二醇酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸 二甲胺基乙酯、對苯二甲酸，攪拌20_40min，得有機混合物;將熔融的有機混合物加入溫度 70-90 °C的混合水溶液中，得油水乳液;將上述油水乳液倒入到溫度為-20 °C~10 °C的冰鹽 水中，過篩，即得相變微球； (3) 改性層的制備：將多孔氧化鋁超細粉末、陶瓷顆粒和相變微球混合，加入熔融的聚 丙稀材料中，攪拌5-15min，得改性層材料； (4) 將步驟(3)的改性層材料涂覆于基層上，即得安全性高的消費類電池隔膜。4. 根據權利要求權利要求3所述的一種安全性高的消費類電池隔膜的制備方法，其特 征在于:步驟(3)中，所述高分子聚合物和去離子水的質量比為0.5~30:100,水浴加熱的溫 度為25~95 °C，水浴加熱的時間為2~12小時。
【文檔編號】C08K5/092GK105826506SQ201610301868
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】周壽斌, 張校剛, 汪的華, 何建平, 彭創, 吳戰宇, 毛旭暉, 錢幫芬
【申請人】江蘇華富儲能新技術股份有限公司