一种纳米壳聚糖复合锂电池隔膜及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂电池制造技术领域，涉及一种纳米壳聚糖复合锂电池隔膜及其制造方法。
【背景技术】
[0002]隔膜是锂电池的重要组成构件之一，它的微孔结构、物理性能、化学特性、热性能等与锂电池性能密切相关。锂电池具有工作电压高，锂电池隔膜材料与高电化学活性的正负极材料，应具备优良的相容性；而且作为电池隔膜材料，还应具备优良的稳定性、耐溶剂性、离子导电性、电绝缘性、耐热性及良好的物理机械性能(抗张、抗冲击、柔韧曲绕等)。
[0003]当今，作为锂电池隔膜主导材料的PP / PE类材料为裂隙式微孔(间隙)，孔隙率低(一般为40— 50% )，其吸液和保液空间有限。
[0004]PP / PE类为非极性材料，与极性电解质间亲和力差，进一步影响其吸液和保液能力。而隔膜材料的微孔特证及与极性电解质间亲和性，与电池充/放电循环使用寿命密切相关;
[0005]由于PP / PE类隔膜材料吸液和保液能力低，其界面电阻较大，导致离子电导率不高，直接影响锂电池性能。
[0006]由于PP / PE材料的热态变形性，故PP / PE材料裂隙式微孔(间隙)热稳定差。
[0007]由于PP / PE类隔膜材料为物理拉伸致孔(间隙)或溶剂萃取致孔，此类孔隙存在:
①隔膜材料或多或少残存应力效应。
②该类膜材料受热后，有恢复材料原有形态的记忆效应，而产生较大收缩的失孔效应/造成隔膜材料对正/负极的阻断效应(功能)丧失/电极短路/产生高热和燃烧、爆炸！
【发明内容】
[0008]本发明的技术创新特征在于，利用下述中国发明专利(专利号:ZL02113792.6)权利要求4中，第二步合成的B料(微米壳聚糖溶胶)和中国发明专利(专利号:ZL200410081608.8)合成的终端产物(纳米壳聚糖溶胶)，提供一种具三维构象的纳米壳聚糖溶胶/微米壳聚糖溶胶粒子网络作为支架材料，载负/结合烯烃类共聚物胶乳/聚环氧乙烷，构成的离子聚合物膜材料。它是以(纳米壳聚糖溶胶粒子和微米壳聚糖溶胶粒子)网络作支撑体，经流延、干燥，形成纳米壳聚糖复合锂电池隔膜。该膜具优异三维网构象、优良的耐热尺寸稳定性、极佳电解液亲和性、离子导电性、电绝缘性及良好的物理机械性能(抗张、抗冲击、柔韧曲绕等)。
[0009]按本发明方案可获任意规格、尺寸的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜。该膜厚为5?60 μ m0
[0010]按本发明方案制备的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，生产工艺、设备投少，产品成本低于现行的PP / PE类隔膜(PP / PE类隔膜产品成本:4元人民币/平方米)。
[0011]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，具优异成膜性、极高的耐热稳定性(失重温度.》200°c )，无热态变形性、膜的物理机械强度性能优异(抗张、抗冲击、柔韧曲绕等)。
[0012]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，耐酸、碱。
[0013]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，在电池电解液中及-40— 150°C条件下，具优良的化学稳定性、电化学稳定性和物理机械稳定性。
[0014]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，具优异的绝缘性，将有效阻止电子的流动和防止锂电池正、负极的短路。可为电极板的组合和电池，提供更大容量、更高电动势。
[0015]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，具原生态三维网络构象及其阳电荷特征，具极佳的锂离子通透性(在外电场条件下，更有利正电锂离子从纳米壳聚糖膜三维网孔中顺利通过)，可在锂电池充/放电过程中，为电极板的组合和电池，提供更大容量、更高电动势。
[0016]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，具原生态三维网络构象，无应力效应、无形态记忆效应。
[0017]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，具优异的绝缘性、与电解液的良好亲和性及亲水性。
[0018]本发明提出的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，孔隙率大于80% (PP / PE类隔膜为40— 50% )，与电解液具良好亲和性及亲水性。该膜吸收电解液后可溶胀和增大离子传导的曲折度，具更优的吸液/保液功能和电子绝缘性。
[0019]纳米壳聚糖膜的上述特性，将有效提高锂电池的综合性能。
【附图说明】
[0020]图1、2是本发明的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜的摄象显微照片(X900倍)
[0021]以下通过具体实施实例的方式对本发明做进一步表述，但不代表本发明只能以下述方式实施。
【具体实施方式】
[0022]本发明的技术创新特征在于，利用下述中国发明专利(专利号:ZL02113792.6)权利要求4中，第二步合成的B料(微米壳聚糖溶胶)和中国发明专利(专利号:ZL200410081608.8)合成的终端产物(纳米壳聚糖溶胶)，提供一种具三维构象的(纳米壳聚糖溶胶粒子/微米壳聚糖溶胶粒子)网络作为支架材料，载负/结合烯烃类共聚物胶乳/聚环氧乙烷，构成纳米壳聚糖/复合锂电池隔膜胶，经流延、干燥，形成纳米壳聚糖复合锂电池隔膜。该膜具优异三维网构象、优良的耐热尺寸稳定性、极佳电解液亲和性、离子导电性、电绝缘性及良好的物理机械性能(抗张、抗冲击、柔韧曲绕等)。
[0023]作为本发明优选方案，纳米壳聚糖复合锂电池隔膜的厚度为5?60 μ m。
[0024]本发明提供的纳米壳聚糖复合锂电池隔膜由以下方法制备而成:
[0025]1.将计算量聚环氧乙烷和计算量去离子水，在强分散池中和室温下强制分散30分钟，制成聚环氧乙烷水溶液为A料，备用。
[0026]2.将计算量的利用下述中国发明专利(专利号:ZL 02113792.6)权利要求4中，第二步合成的B料(微米壳聚糖溶胶)和中国发明专利(专利号:ZL200410081608.8)合成的终端产物(纳米壳聚糖溶胶)制备的混合料，为B料，备用。
[0027]3.将计算量的B料置于反应釜中，在室温下和500转/分钟强制分散条件下，将A料直接加于B料反应釜中，A料加完后，同条件下再保持20分钟，为C料。
[0028]4.计算量的C料在室温下和500转/分钟强制分散条件下，按20克/分钟的加料速度，逐步将计算量的烯烃类共聚物胶乳(市售商品)添加到C料釜中，侍计算量的烯烃类共聚物胶乳添加完后，同条件下再保持I小时，获得纳米壳聚糖复合锂电池隔膜胶产品。
[0029]4.将纳米壳聚糖复合锂电池隔膜胶，经流涎，均匀分布在PET膜上，经干燥(25?35°C )，形成纳米壳聚糖复合锂电池隔膜，该膜厚为5?60 μ m。
[0030]作为本发明优选方案，聚环氧乙烷水溶液比例为100份重量去离子水，添加聚环氧乙烷干基料1.0份重量。
[0031]作为本发明优选方案，微米壳聚糖溶胶和纳米壳聚糖溶胶的重量份数配比为6: 4。
[0032]作为本发明优选方案，(微米壳聚糖溶胶和纳米壳聚糖溶胶)混合料干基与聚环氧乙烷的重量份数配比为6: 1.5。
[0033]作为本发明优选方案，(微米壳聚糖溶胶和纳米壳聚糖溶胶)混合料干基与烯烃类共聚物胶乳干基(市售商品)的重量份数配比为1:1。
实施例1
[0034]1.将1.5克聚环氧乙烷树脂和100克去离子水，在强分散池中和室温下强制分散30分钟，制成聚环氧乙烷水溶液为A料，备用。
[0035]2.将120克的利用下述中国发明专利(专利号