将纤维膜用10 MPa的压力压 实纤维膜。
[0016] 实施例4 15g醋酸纤维素溶于体积比为2:1的二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中，配置成质量 分数为15 %的醋酸纤维素溶液,取出2 mL混合溶液置于注射器中,针头内径为0.6 mm,错 箔纸作为接收装置，预设定纺丝条件为：固定电压27 kV，固定间距15 cm，固定溶液流量1.5 mL/h。纺丝结束后将纤维膜用10 MPa的压力压实纤维膜。然后配置I g聚酰亚胺和I g 二氧化硅溶解在50 mL二甲基乙酰胺中，得到高分子材料阻燃溶液，将高分子材料阻燃溶液 涂覆到上述制成的醋酸纤维素隔膜上。
[0017] 对比例1 采用商品化的聚丙烯隔膜作为对比，以说明本专利中阻燃纤维素隔膜的相关性能参 数。
[0018] 对上述实施例1-4和对比例1中的不同隔膜进行性能的测试与表征： 膜厚度：采用千分尺(精度〇. 01毫米）测试不同隔膜的厚度，任意取样品上的5个点， 取平均值。
[0019] 透气性：采用Gurley 4110N透气仪（USA)来测量隔膜的透气性，即IOOmL空气通 过隔膜所需要的时间。
[0020] 孔隙率：把隔膜浸泡在正丁醇中10小时，然后根据公式计算孔隙率： P= (mb/ Pb)/ (mb/ P b +mp/ P p) X 100%, 其中，p b和p p是正丁醇的密度和纤维膜的干密度，和％是膜吸入的正丁醇的质量 和纤维膜自身的质量。
[0021] 吸液率：把隔膜浸润在电解液中10小时，使隔膜中的电解液达到饱和，分别测试 隔膜吸收电解液前后的质量，根据以下公式计算： EU二[(W-W0)/W0] X 100 % 其中，W。和W吸收电解液前后隔膜的质量。
[0022] 拉伸强度：采用GB1040-79的塑料拉伸实验法来测试阻燃纤维素隔膜的拉伸强度 和伸长率。
[0023] 所得结果列于表1。从表1的结果可以看出，采用本发明提供的方法制备的阻燃纤 维素具有较高的孔隙率，透气性和适宜的机械强度，符合锂离子电池隔膜对孔径的要求。
[0024] 表 1
【主权项】
1. 一种锂电池隔膜，其特征在于：所述电池隔膜是阻燃纤维素隔膜。
2. 根据权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于：所述阻燃纤维素隔膜厚度为20 Mm-200 Mm，透气度为5 s-700 s/100 cc，孔隙率为40 %-90 %，电解液吸收率为100 %-1500 %，机械拉伸强度为3 MPa-100 MPa。
3. 根据权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于：所述阻燃纤维素隔膜热稳定性能 好，在200 ° C条件下尺寸收缩率小于0.1 %;阻燃性能优异，极限氧指数为20 %-50 %。
4. 一种通过静电纺丝制备如权利要求1-3所述的锂电池隔膜的方法，其特征在于：包 括以下步骤： a. 制备纤维素静电纺丝溶液：将纤维素或者纤维素衍生物、添加剂和阻燃剂按一定比 例溶于溶剂中，得到分散均匀的纤维素溶液； b. 对纤维素溶液进行静电纺丝：将步骤a得到的纤维素溶液注入静电纺丝机，调节纺 丝针头和接收板之间的距离，开始静电纺丝； c. 后处理：对于静电纺丝过程中未加入阻燃剂或者加入阻燃剂较少的纤维，在其表面 进行阻燃化涂覆处理，然后进行辊压、干燥。
5. 根据权利要求4所述的锂电池隔膜，其特征在于：所用纤维素包括但不仅局限于纤 维素浆柏、纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、纤维素磺酸酯、甲基纤维素、 羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维 素中的一种或多种；添加剂包括但不仅局限于明胶、卡拉胶、壳聚糖、甲壳素、聚乙烯醇、聚 氧化乙烯，聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮或水溶性聚氨酯中的一种或多种；阻燃剂包括但不 仅局限于磷酸酯、亚磷酸酯、四羟甲基氯化磷、有机磷盐、氧化磷、含磷多元醇、磷氮化合物、 卤代磷酸酯、红磷、微胶囊红磷、磷酸铵、磷酸二铵、氯化铵、聚磷酸铵、聚磷腈、磷酸三苯酯、 三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、三（2,3_二溴丙基）异三聚氰酸酯、单氰铵、双氰铵、三聚氰酸、 硫脲、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、硼酸、硼砂、聚硅酸盐、十溴二苯醚、十溴一三氧化二锑、 二氧化娃、三氧化二错、红磷、氧化铺、氧化钥、钥酸氨、硼酸锌、氧化锌、氧化锫、氢氧化锫中 的一种或多种；其中，纤维素的质量百分数为0.2 %-30 %，添加剂的质量百分数为0. 1 %-20 %，阻燃剂质量百分数为0.1 %_30 %。
6. 根据权利要求4所述的锂电池隔膜，其特征在于所用的溶剂包含但不仅局限于多聚 甲醛/二甲基亚砜、四氧化二氮/二甲基甲酰胺、氯化锂/二甲基乙酰胺、二甲基亚砜/四乙 基氯化铵、甲基吗啉氧化物/水，氢氧化钠/尿素、丙酮、四氢呋喃、室温离子液体，离子液体 由阴离子和阳离子共同组成，阳离子主要包含烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基吡啶离子 和烷基咪唑离子等，阴离子主要包含卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、CF 3S03' (CF3SO2) 2N'C3F7COO'CF3COO' (CF3SO2) 3C' (C2F5SO2) 3C' (C2F5SO2)具等。
7. 根据权利要求4所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：静电纺丝的纺丝针头 内径为0.2 mm -4.0 mm,电压为I kV_40 kV,针头与接收装置的距离为2 cm -40 cm,纺丝 温度为 20。C -80。C，纺丝流量为 0? 05 mL/h -10 mL/h。
8. 根据权利要求4所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：机械辊压的强度为0.5 MPa -30 MPa，停留时间 I min-20 min,辊压温度为 20 〇C -120 〇C。
9. 根据权利要求1所述的锂电池隔膜的用途，其特征在于：本发明所提供的阻燃纤维 素隔膜具有优异的热稳定性、良好的电解液浸润性能、较高的离子电导率、稳定的电化学窗 口，提高了锂电池的倍率性能、长循环寿命和安全性能；因此该阻燃纤维素隔膜可应用于锂 离子电池、锂金属电池(包括锂硫电池)、锂动力电池和储能电池等领域。
【专利摘要】本发明公开了一种静电纺丝制备的锂电池阻燃纤维素隔膜，属于锂电池材料领域。本发明所提供的锂电池隔膜为阻燃纤维素隔膜，采用在静电纺丝过程中加入阻燃剂或在后处理中涂覆阻燃剂而制备得到的。本发明的锂电池隔膜厚度为20μm-200μm，透气度为5s-700s/100cc，孔隙率为40%-90%，电解液吸收率为100%-1500%，机械拉伸强度为3MPa-100MPa，尺寸热稳定性能好，阻燃性能优异，安全性高。同时，本发明所制备的锂电池隔膜具有较高的离子电导率和优异的电化学界面稳定性，以该隔膜组装的锂电池具有高的倍率性能和长的循环寿命。该方法快速简便，易于大规模生产。
【IPC分类】H01M2-16
【公开号】CN104752658
【申请号】CN201310732338
【发明人】崔光磊, 张建军, 徐泉, 孔庆山, 岳丽萍, 刘志宏, 徐红霞
【申请人】中国科学院青岛生物能源与过程研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月27日