一种锂电池复合隔膜及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池隔膜制备，具体为一种锂电池复合隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池复合隔膜是锂离子电池中的关键组成部分，它位于电池内部正负极之间，起到隔离正负极、防止短路的作用，同时允许锂离子通过形成充放电回路，隔膜的性能直接影响电池的容量、循环以及安全性能；

2、现有的锂电池在使用过程中，通常因温度较高导致自燃的情况，针对这种情况，开发出不燃电解液来解决自燃问题，而对于锂电池而言，能燃烧的不仅是电解液，隔膜材质也尤为重要，因此，提升隔膜的阻燃性能也是提高电池安全性的重中之重。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池复合隔膜及其制备方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种锂电池复合隔膜制备方法，该隔膜由聚偏氟乙烯溶液、聚丙乙烯溶液以及溴化聚苯醚溶液制备而成；其中，聚偏氟乙烯溶液包括双氧水、无机碱溶液、二氟二氯甲烷溶剂、全氟丁基磺酰氟溶液、聚丙二醇溶液、偏氟乙烯单体以及异丙基环戊烷；聚丙乙烯溶液包括丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲叉丁二酸、二氧化硫脲、偶氮二异丁腈、硫腈酸钠溶液以及异丙醇；溴化聚苯醚溶液包括醇钠溶液、有机溶剂、催化剂、氯苯、溴化剂、水以及乳化剂。

3、更进一步的所述聚偏氟乙烯溶液由以下按照质量百分比计的组分组成：双氧水2％、无机碱溶液1.8％、二氟二氯甲烷溶剂11.4％、全氟丁基磺酰氟溶液0.2％、聚丙二醇溶液8.1％、偏氟乙烯单体74％以及异丙基环戊烷2.5％。

4、更进一步的，所述聚丙乙烯溶液由以下按照质量百分比计的组分组成：将丙烯腈、丙烯酸甲酯以及甲叉丁二酸按照91:7:2混合形成单体，并以单体17％、二氧化硫脲0.75％、偶氮二异丁腈0.75％、硫腈酸钠溶液80％以及异丙醇2％。

5、更进一步的，所述的一种锂电池复合隔膜中的组分实现，具体包括以下步骤：

6、s1、配置纺丝原液

7、s1.1、配置聚偏氟乙烯溶液

8、s1.1.1、将2％的双氧水与1.8％的无机碱溶液充分混合均匀，再置入11.4％的二氟二氯甲烷溶剂以及0.2％的全氟丁基磺酰氟溶液，于-6℃搅拌反应30min；

9、s1.1.2、再置入8.1％的聚丙二醇溶液、74％的偏氟乙烯单体以及2.5％的异丙基环戊烷，在35℃搅拌反应，且在压力下降至0.21mpa以下时终止反应，形成聚偏氟乙烯溶液；

10、s1.2、配置聚丙烯腈溶液：将丙烯腈、丙烯酸甲酯以及甲叉丁二酸按照91:7:2的比例充分混合形成单体，再将17％的单体与0.75％二氧化硫脲、0.75％的偶氮二异丁腈、80±0.5％的硫腈酸钠溶液以及2％的异丙醇于78±2℃聚合1.2h，从而形成聚丙烯腈溶液；

11、s1.3、配置纺丝原液：将质量分数为25％的聚偏氟乙烯溶液与质量分数12％的聚丙烯腈溶液，于搅拌锅内部加热搅拌制成纺丝原液；

12、s2、静电纺丝：在22kv的外加电压下，以0.5ml/h的流速排出，针距为20cm，移动速率为mm/s，收集转速为500r/min，进行静电纺丝，并在收集板表面形成网状结构；

13、s3、热处理：将纺丝后的隔膜真空干燥24h以去除残留溶液；

14、s4、配置溴化聚苯醚溶液

15、s4.1：在45-60℃下将对溴苯酚熔化，在容器中加入醇钠的醇溶液，反应得到对溴苯酚钠，之后加入有机溶剂及催化剂，蒸出醇，升温进行保温反应；加入氯苯继续保温反应，反应结束后蒸除有机溶剂，水洗粗品，用溶剂萃取，蒸馏有机溶剂得到聚苯醚中间体；

16、s4.2：将聚苯醚中间体加入有机溶剂和复合催化剂，滴加溴化剂，继续进行溴化反应；将上述有机层产物经亚硫酸钠除溴脱色后，加入水和乳化剂蒸馏出有机溶剂，从而得出溴化聚苯醚溶液；

17、s5、复合隔膜浸涂工艺：将制备完成的复合隔膜置入溴化聚苯醚溶液内部，浸涂5～6h，之后，将复合隔膜取出并真空干燥24h，去除多余的溴化聚苯醚溶液，从而完成复合隔膜浸涂工艺。

18、更进一步的，所述s2中，纺丝原液连接定制喷丝头，且喷丝头外径与内径分别为1.3mm以及0.3mm，且在复合隔膜制备工程中外部与内部的进料速率分别通过两组注射泵控制，分别以3.0以及0.5ml/h的速率运行。

19、更进一步的，所述s1.3中，聚偏氟乙烯溶液与聚丙烯腈的浓度调节计算公式为：

20、

21、式中，θ为融合后溶液的浓度；α1为第一组溶液的浓度；α2为第二组溶液的浓度；β1为第一组溶液的体积；β2为第二组溶液的体积。

22、更进一步的，所述s2中，静电纺丝过程湿度为25±3℃，相对湿度为55±4℃。

23、更进一步的，所述s2中，静电纺丝排出射流的临界条件计算公式为：

24、

25、式中，p为纺丝原液表面张力与电荷斥力的差值；r为纺丝原液滴液的半径；γ为纺丝原液表面张力；c为电容；u为纺丝原液滴液受到的电压；ε0为介电常数，当纺丝原液表面张力与电荷斥力的差值高于10时，纺丝原液滴液将呈现雾化状态，导致无法纺丝。

26、更进一步的，所述s4.1中，溴化聚苯醚配置过程中，醇钠的醇溶液为甲醇钠的甲醇溶液和乙醇钠的乙醇溶液，加入量为醇钠与对溴苯酚的摩尔比为1～1.5：1。

27、更进一步的，所述s5中，溶液保温需要的温度量计算公式为：

28、

29、式中，q为溶液保温所需的温度量；v为容纳溶液壳体的容积；d为溶液的密度；c为溶液的比热容；tf为保温后的温度；t0为保温前的温度；t为溶液保温时间；p为溶液需要保持的温度；u为溶液热传导系数；a为容纳溶液壳体的总表面积；s1为室外温度；s0为室内温度。

30、本发明一种麻醉患者体征实时监测系统的有益效果为：

31、本发明将双氧水与无机碱溶液混合均匀，在加入二氟二氯甲烷溶剂以及全氟丁基磺酰氟溶液搅拌反应，并在反应完成后加入聚丙二醇溶液、偏氟乙烯单体以及异丙基环戊烷，在35℃搅拌反应，从而形成聚偏氟乙烯溶液备用，再将丙烯腈、丙烯酸甲酯以及甲叉丁二酸混合后，与二氧化硫脲、偶氮二异丁腈、硫睛酸钠溶液以及异丙醇聚合，形成聚丙烯腈溶液，并将聚丙烯腈溶液与聚偏氟乙烯溶液混合制成纺丝原液，并通过22kv的电压下，以0.5ml/h的流速排出，并将排出的丝线形成网状结构，以此，制出锂电池复合隔膜，之后，配置出溴化聚苯醚溶液，并将复合隔膜置于溴化聚苯醚溶液进行浸涂处理，由于溴化聚苯醚是由苯环和溴化物构成，苯环的碳和氢键能够吸热增强热稳定性，溴产生的溴自由基在燃烧过程中可以清除高反应活性自由基降低可燃性，以此，增加复合隔膜的阻燃性能。

技术特征：

1.一种锂电池复合隔膜，其特征在于，所述该隔膜由聚偏氟乙烯溶液、聚丙乙烯溶液以及溴化聚苯醚溶液制备而成；其中，聚偏氟乙烯溶液包括双氧水、无机碱溶液、二氟二氯甲烷溶剂、全氟丁基磺酰氟溶液、聚丙二醇溶液、偏氟乙烯单体以及异丙基环戊烷；聚丙乙烯溶液包括丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲叉丁二酸、二氧化硫脲、偶氮二异丁腈、硫腈酸钠溶液以及异丙醇；溴化聚苯醚溶液包括醇钠溶液、有机溶剂、催化剂、氯苯、溴化剂、水以及乳化剂。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜，其特征在于：所述聚偏氟乙烯溶液由以下按照质量百分比计的组分组成：双氧水2％、无机碱溶液1.8％、二氟二氯甲烷溶剂11.4％、全氟丁基磺酰氟溶液0.2％、聚丙二醇溶液8.1％、偏氟乙烯单体74％以及异丙基环戊烷2.5％。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜，其特征在于：所述聚丙乙烯溶液由以下按照质量百分比计的组分组成：将丙烯腈、丙烯酸甲酯以及甲叉丁二酸按照91:7:2混合形成单体，并以单体17％、二氧化硫脲0.75％、偶氮二异丁腈0.75％、硫腈酸钠溶液80％以及异丙醇2％。

4.一种锂电池复合隔膜的制作方法，其特征在于，该方法基于权利要求1～3任意一项所述的一种锂电池复合隔膜中的组分实现，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜制备方法，其特征在于：所述s2中，纺丝原液连接定制喷丝头，且喷丝头外径与内径分别为1.3mm以及0.3mm，且在复合隔膜制备工程中外部与内部的进料速率分别通过两组注射泵控制，分别以3.0以及0.5ml/h的速率运行。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜制备方法，其特征在于：所述s1.3中，聚偏氟乙烯溶液与聚丙烯腈的浓度调节计算公式为：

7.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜制备方法，其特征在于：所述s2中，静电纺丝过程湿度为25±3℃，相对湿度为55±4℃。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜制备方法，其特征在于：所述s2中，静电纺丝排出射流的临界条件计算公式为：

9.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜制备方法，其特征在于：所述s4.1中，溴化聚苯醚配置过程中，醇钠的醇溶液为甲醇钠的甲醇溶液和乙醇钠的乙醇溶液，加入量为醇钠与对溴苯酚的摩尔比为1～1.5：1。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池复合隔膜制备方法，其特征在于：所述s5中，溶液保温需要的温度量计算公式为：

技术总结本发明涉及锂电池隔膜制备技术领域，且公开了一种锂电池复合隔膜及其制备方法，本发明将配置的聚偏氟乙烯溶液与聚丙烯腈溶液于搅拌锅内部加热搅拌制成纺丝原液，并通过22kV的电压下，以0.5mL/h的流速排出丝线，并将收集的丝线形成网状结构，从而完成复合隔膜的制备，同时，配置出溴化聚苯醚溶液，将复合隔膜置入内部进行浸涂工艺，由于溴化聚苯醚是由苯环和溴化物构成，苯环的碳和氢键能够吸热增强热稳定性，溴产生的溴自由基在燃烧过程中可以清除高反应活性自由基降低可燃性，以此，增加复合隔膜的阻燃性能，使得本发明所制出的复合隔膜具有较强的透气性、孔隙率、化学稳定性和阻燃性能。技术研发人员：李鸣飞受保护的技术使用者：珠海市锂享新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17