一種高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池隔膜的改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高浸潤性鋰離子電池 隔膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 因為鋰電池能量密度高、單體電壓高、倍率性能好、自放電小和綠色環(huán)保等特點， 所以被大量應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品、電動車和電動汽車等領(lǐng)域。鋰離子電池的隔膜材料大部分是 通過聚烯烴材料單向或雙向拉伸制備而成的。但是由于所用多是聚烯烴類材料，本身是非 極性的，所以使得其對水、電解液的浸潤性很差，從而嚴(yán)重影響其對電解液的吸液率、保液 率及離子電導(dǎo)率等電化學(xué)性能，也影響到對隔膜表面的進(jìn)一步修飾。因此提高聚烯烴微孔 膜對電解液的浸潤性具有相當(dāng)重要的意義。目前提高隔膜對電解液的浸潤性的方法多是等 離子處理接枝、紫外光照射接枝及其他射線輻照接枝等手段在隔膜的表面引入親水性基團(tuán) 來提高隔膜的浸潤性。然而這些方法的加工設(shè)備價格相對較高、程序繁瑣且原料成本也比 較高，因此影響其大規(guī)模的工業(yè)化使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種成本低廉且操作簡單的高浸潤性鋰離子電 池隔膜的制備方法，該方法通過低成本氧化法對鋰離子電池隔膜進(jìn)行改性增強(qiáng)了聚烯烴微 孔膜對電解液的潤濕性，有助于鋰離子的通過。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種高浸潤性鋰離子電池隔膜的 制備方法，其特征在于具體步驟為：將鋰離子電池隔膜浸泡于硝酸與過氧化氫、過硫酸鉀或 高錳酸鉀形成的混合溶液中，密封后置于25-60°C的恒溫水浴中反應(yīng)24-72h，然后用清洗 劑清洗干凈后自然晾干，切邊后于30-60°C真空干燥12_72h得到高浸潤性鋰離子電池隔 膜。
[0005] 進(jìn)一步限定，所述的鋰離子電池隔膜為PP微孔膜、PE微孔膜或PP/PE/PP復(fù)合微 孔膜。
[0006] 進(jìn)一步限定，所述的鋰離子電池隔膜的厚度小于25ym并且其孔隙率為40%-70%。
[0007] 進(jìn)一步限定，所述的硝酸與過氧化氫、過硫酸鉀或高錳酸鉀形成的混合溶液中對 應(yīng)的圓0 3與H202、K2S208或KMn04的摩爾濃度為0. 004-0. 04mol/L，混合溶液的pH值為 0.1-2。
[0008] 進(jìn)一步限定，所述的硝酸的質(zhì)量濃度為98%或65%，雙氧水的質(zhì)量濃度為35%。
[0009] 進(jìn)一步限定，所述的清洗劑為去離子水、無水乙醇或丙酮中的一種或多種。
[0010] 本發(fā)明具有以下有益效果：（1)制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜孔徑均勻、浸潤 性好且離子導(dǎo)電率高；（2)提高了鋰離子電池隔膜的親水性；（3)提高了鋰離子電池隔膜的 親電解液性；（4)制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜耐電解液腐蝕，工藝簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)且易 于產(chǎn)業(yè)化運用；（5)制備高浸潤性鋰離子電池隔膜的過程中設(shè)備簡單、操作方便且成本低 廉。
【附圖說明】
[0011] 圖1是未改性的聚丙烯微孔膜的SEM圖，圖2是本發(fā)明實施例1制得的聚丙烯微 孔膜的SEM圖，圖3是本發(fā)明實施例2制得的聚丙烯微孔膜的SEM圖，圖4是本發(fā)明實施例 3制得的聚丙烯微孔膜的SEM圖，圖5是本發(fā)明實施例4制得的聚丙烯微孔膜的SEM圖，圖 6是本發(fā)明實施例5制得的聚丙烯微孔膜的SEM圖，圖7是本發(fā)明實施例6制得的聚丙烯微 孔膜的SEM圖。
【具體實施方式】
[0012] 以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0013] 實施例1 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸與雙氧水的混合溶液中（其中硝酸和雙氧水的體積比為 1:5,硝酸的質(zhì)量濃度為98%，雙氧水的質(zhì)量濃度為35%)，密封置于25°C水浴中反應(yīng)48h，用 去離子水/乙醇清洗干凈，自然晾干，切邊后放入40°C真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性 鋰離子電池隔膜。
[0014] 實施例2 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸和高錳酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與高錳酸鉀的質(zhì)量比 為100:1，硝酸的質(zhì)量濃度為98%)，密封置于25°C水浴中反應(yīng)48h，用去離子水/乙醇清洗 干凈，自然晾干，切邊后放入40°C真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0015] 實施例3 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸和過硫酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與過硫酸鉀的質(zhì)量比 為100:2. 5,硝酸的質(zhì)量濃度為98%)，密封置于25°C水浴中反應(yīng)48h，用去離子水/乙醇清 洗干凈，自然晾干，切邊后放入40°C真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0016] 實施例4 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸和雙氧水的混合溶液中（其中硝酸與雙氧水的體積比為 1:5,硝酸的質(zhì)量濃度為65%，雙氧水的質(zhì)量濃度為35%)，密封置于25°C水浴中反應(yīng)48h，用 去離子水/乙醇清洗干凈，自然晾干，切邊后放入40°C真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性 鋰離子電池隔膜。
[0017] 實施例5 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸和高錳酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與高錳酸鉀的質(zhì)量比 為100:1，硝酸的質(zhì)量濃度為65%)，密封置于25°C水浴中反應(yīng)48h，用去離子水/乙醇清洗 干凈，自然晾干，切邊后放入40°C真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0018] 實施例6 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸和過硫酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與過硫酸鉀的質(zhì)量比 為100:2. 5,硝酸的質(zhì)量濃度為65%)，密封置于25°C水浴中反應(yīng)48h，用去離子水/乙醇清 洗干凈，自然晾干，切邊后放入40°C真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0019] 對以上各種實驗樣品進(jìn)行親水性和親電解液性接觸角測試，結(jié)果見表1。接觸角測 試：分別采用去離子水和六氟磷酸鋰電解液進(jìn)行接觸角測試，將液滴(液滴體積為3yL)滴 于薄膜表面，每個樣品取相距間距5mm的三個點進(jìn)行測量，共6次讀數(shù)，取算術(shù)平均值。
[0020] 表1不同的改性方法制得的聚丙烯微孔膜對水和電解液的接觸角測試
【主權(quán)項】
1. 一種高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于具體步驟為：將鋰離子電池 隔膜浸泡于硝酸與過氧化氫、過硫酸鉀或高錳酸鉀形成的混合溶液中，密封后置于25-60°C 的恒溫水浴中反應(yīng)24-72h，然后用清洗劑清洗干凈后自然晾干，切邊后于30-60°C真空干 燥12-72h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述的 鋰離子電池隔膜為PP微孔膜、PE微孔膜或PP/PE/PP復(fù)合微孔膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述的 鋰離子電池隔膜的厚度小于25 y m并且其孔隙率為40%-70%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述 的硝酸與過氧化氫、過硫酸鉀或高錳酸鉀形成的混合溶液中對應(yīng)的1^03與H 202、K2S2O8或 KMnO 4的摩爾濃度為0. 004-0. 04mol/L，混合溶液的pH值為0. 1-2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述的 硝酸的質(zhì)量濃度為98%或65%，雙氧水的質(zhì)量濃度為35%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述的 清洗劑為去離子水、無水乙醇或丙酮中的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池隔膜的改性技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案要點為：一種高浸潤性鋰離子電池隔膜的制備方法，具體步驟為：將鋰離子電池隔膜浸泡于硝酸與過氧化氫、過硫酸鉀或高錳酸鉀形成的混合溶液中，密封后置于25-60℃的恒溫水浴中反應(yīng)24-72h，然后用清洗劑清洗干凈后自然晾干，切邊后于30-60℃真空干燥12-72h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。本發(fā)明制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜孔徑均勻、浸潤性好且離子導(dǎo)電率高，提高了鋰離子電池隔膜的親水性和親電解液性，制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜耐電解液腐蝕，工藝簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)且易于產(chǎn)業(yè)化運用。
【IPC分類】H01M2-14
【公開號】CN104868079
【申請?zhí)枴緾N201510234123
【發(fā)明人】李苞, 李永君, 代冬梅, 李凡, 常照榮
【申請人】河南師范大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月11日