一种消费类电池隔膜的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种消费类电池隔膜，包括基层(1)，所述基层(1)为玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；设于基层(1)表面的改性层(2)；所述改性层(2)包括聚丙烯材料基体(3)以及分散于聚丙烯材料基体(3)内的多孔氧化铝超细粉末(4)、陶瓷颗粒(5)和相变微球(5)。该电池隔膜工艺简单、吸液量高、表面积大，孔隙率高、孔径小、化学纯度高、有害杂质少，使用安全。
【专利说明】
一种消费类电池隔膜
技术领域
[0001] 本发明特别涉及一种消费类电池隔膜，属于电池材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 电池隔膜纸作为电池中分开正极和负极的隔膜材料，主要作用是防止电池中正负 电极直接接触而短路，并能够让电解液中的离子在正负极之间自由通过而电子不能自由穿 过，在组成电池的各个部分之中，隔膜材料起到了举足轻重的作用，其性能决定了电池的界 面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能等特性。性能优异的隔膜对提高电池的综 合性能具有重要的作用。
[0003] 目前，电池隔膜主要为聚烯烃隔膜，其具有足够小的孔径能够有效防止电池内部 短路，且具有较好的均匀性，能有效保证电池的充放电性能。但在应用过程中，如果电池由 于内部短路或者过充等导致发生热失控，电池内部温度迅速升高，聚烯烃膜在高温下(高于 170Γ )无法保证其完整性，使正负极材料发生大面积接触，导致电池发生爆炸，对电池的安 全性构成威胁。特别是在锂离子动力电池中，大容量大功率充放电的设计要求隔膜具有更 好的耐高温性能。另外，聚烯烃隔膜透气性较差，无法很好满足电池快速充放电的需要，影 响电池的循环使用寿命。
【发明内容】
[0004] 技术问题:为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种消费类电池隔膜。
[0005] 技术方案:本发明提供的一种消费类电池隔膜，包括
[0006] 基层(1)，所述基层(1)为玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
[0007] 设于基层（1)表面的改性层(2);所述改性层(2)包括聚丙烯材料基体(3)以及分散 于聚丙烯材料基体(3)内的多孔氧化铝超细粉末(4)、陶瓷颗粒(5)和相变微球(5);
[0008] 所述相变微球(5)由以下重量份的组分制成：氯化石蜡40-60份、单硬脂酸甘油酯 1-2份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、对苯二甲酸乙二醇酯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、对苯二甲酸1-3份、石墨1-3份、二氧化硅2-4份、十水 硫酸钠20-40份、硫酸铵10-20份、硫酸氢钠5-10份、碳化硅1-3份、氮化硅1-3份、明胶20-30 份；
[0009] 所述多孔氧化铝超细粉末(4)、陶瓷颗粒(5)和相变微球(5)的质量比为(2-4): 10: (1-3)〇
[0010] 作为改进，玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层中，玻璃纤维与聚乙烯醇的质量比为 (1-3):1〇
[0011] 本发明还提供了一种消费类电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0012] (1)在PH1-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚;再加入聚乙烯醇纤 维，搅拌分散均匀，得混合纤维浆料;将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥 处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
[0013] (2)相变微球的制备:将石墨、二氧化硅、十水硫酸钠、硫酸铵、硫酸氢钠、碳化硅、 氮化硅混匀，加入3-5倍质量的水中溶解，得混合水溶液;加热氯化石蜡至融化，依次加入单 硬脂酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、对苯二甲酸乙二醇酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙 烯酸二甲胺基乙酯、对苯二甲酸，搅拌20_40min，得有机混合物;将熔融的有机混合物加入 温度70-90°C的混合水溶液中，得油水乳液;将上述油水乳液倒入到温度为_20°C~10°C的 冰盐水中，过筛，即得相变微球；
[0014] (3)改性层的制备:将多孔氧化铝超细粉末、陶瓷颗粒和相变微球混合，加入熔融 的聚丙稀材料中，搅拌5-15min，得改性层材料；
[0015] (4)将步骤(3)的改性层材料涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层上，即得消费 类电池隔膜。
[0016] 步骤(3)中，所述高分子聚合物和去离子水的质量比为0.5~30:100,水浴加热的 温度为25~95 °C，水浴加热的时间为2~12小时。
[0017] 有益效果:本发明电池隔膜工艺简单、吸液量高、表面积大，孔隙率高、孔径小、化 学纯度高、有害杂质少，使用安全。
[0018] 本发明将玻璃纤维应用于电池隔膜纸的制造中，生产的电池隔膜，其性能将会优 于一般的电池隔膜纸，如吸液量更高，吸液速度更快，亲水性更好等，并在整个寿命期间保 持其高的吸液率；同时，由于玻璃纤维隔膜具有表面积大，孔隙率高，孔径小，化学纯度高， 有害杂质少，以及非常好的耐酸性、抗氧化性和小的电阻等特点。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明消费类电池隔膜的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1
[0021] 消费类电池隔膜，见图1，包括
[0022]基层1，所述基层1为玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
[0023]设于基层1表面的改性层2;所述改性层2包括聚丙烯材料基体3以及分散于聚丙烯 材料基体3内的多孔氧化铝超细粉末4、陶瓷颗粒5和相变微球5;
[0024]所述相变微球5由以下重量份的组分制成:氯化石蜡40份、单硬脂酸甘油酯2份、十 二烷基苯磺酸钠1份、对苯二甲酸乙二醇酯12份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4份、丙烯酸 二甲胺基乙酯6份、对苯二甲酸1份、石墨3份、二氧化硅2份、十水硫酸钠20份、硫酸铵10份、 硫酸氢钠 I 〇份、碳化硅3份、氮化硅1份、明胶20份；
[0025] 所述多孔氧化铝超细粉末4、陶瓷颗粒5和相变微球5的质量比为2:10:3。
[0026] 上述种消费类电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0027] (1)在pHl-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚;再加入聚乙烯醇纤 维，搅拌分散均匀，得混合纤维浆料;将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥 处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层;玻璃纤维与聚乙烯醇纤维的质量比为3:1;
[0028] (2)相变微球的制备:将石墨、二氧化硅、十水硫酸钠、硫酸铵、硫酸氢钠、碳化硅、 氮化硅混匀，加入3倍质量的水中溶解，得混合水溶液;加热氯化石蜡至融化，依次加入单硬 脂酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、对苯二甲酸乙二醇酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯 酸二甲胺基乙酯、对苯二甲酸，搅拌20min，得有机混合物;将熔融的有机混合物加入温度90 °C的混合水溶液中，得油水乳液;将上述油水乳液倒入到温度为10°C的冰盐水中，过筛，即 得相变微球；
[0029] (3)改性层的制备:将多孔氧化铝超细粉末、陶瓷颗粒和相变微球混合，加入熔融 的聚丙烯材料中，搅拌5min，得改性层材料;所述高分子聚合物和去离子水的质量比为0.5: 100，水浴加热的温度为25 °C，水浴加热的时间为2小时；
[0030] (4)将步骤(2)的改性层材料涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层上，即得消费 类电池隔膜。
[0031] 实施例2
[0032]消费类电池隔膜，见图1，包括
[0033]基层1，所述基层1为玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
[0034] 设于基层1表面的改性层2;所述改性层2包括聚丙烯材料基体3以及分散于聚丙烯 材料基体3内的多孔氧化铝超细粉末4、陶瓷颗粒5和相变微球5;
[0035] 所述相变微球5由以下重量份的组分制成:氯化石蜡60份、单硬脂酸甘油酯1份、十 二烷基苯磺酸钠3份、对苯二甲酸乙二醇酯8份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6份、丙烯酸二 甲胺基乙酯4份、对苯二甲酸3份、石墨1份、二氧化硅4份、十水硫酸钠40份、硫酸铵20份、硫 酸氢钠5份、碳化硅1份、氮化硅3份、明胶30份；
[0036] 所述多孔氧化铝超细粉末4、陶瓷颗粒5和相变微球5的质量比为4:10:1。
[0037] 上述种消费类电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0038] (1)在pHl-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚;再加入聚乙烯醇纤 维，搅拌分散均匀，得混合纤维浆料;将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥 处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层;玻璃纤维与聚乙烯醇纤维的质量比为1:1;
[0039] (2)相变微球的制备:将石墨、二氧化硅、十水硫酸钠、硫酸铵、硫酸氢钠、碳化硅、 氮化硅混匀，加入5倍质量的水中溶解，得混合水溶液;加热氯化石蜡至融化，依次加入单硬 脂酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、对苯二甲酸乙二醇酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯 酸二甲胺基乙酯、对苯二甲酸，搅拌40min，得有机混合物;将熔融的有机混合物加入温度70 °C的混合水溶液中，得油水乳液;将上述油水乳液倒入到温度为_20°C的冰盐水中，过筛，即 得相变微球；
[0040] (3)改性层的制备:将多孔氧化铝超细粉末、陶瓷颗粒和相变微球混合，加入熔融 的聚丙烯材料中，搅拌15min，得改性层材料;所述高分子聚合物和去离子水的质量比为30: 100，水浴加热的温度为95 °C，水浴加热的时间为12小时；
[0041] (4)将步骤(3)的改性层材料涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层上，即得消费 类电池隔膜。
[0042] 实施例3
[0043]消费类电池隔膜，见图1，包括
[0044] 基层1，所述基层1为玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层；
[0045] 设于基层1表面的改性层2;所述改性层2包括聚丙烯材料基体3以及分散于聚丙烯 材料基体3内的多孔氧化铝超细粉末4、陶瓷颗粒5和相变微球5;
[0046] 所述相变微球5由以下重量份的组分制成:氯化石蜡50份、单硬脂酸甘油酯1.5份、 十二烷基苯磺酸钠2份、对苯二甲酸乙二醇酯10份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5份、丙烯 酸二甲胺基乙酯5份、对苯二甲酸2份、石墨2份、二氧化硅3份、十水硫酸钠30份、硫酸铵15 份、硫酸氢钠8份、碳化硅2份、氮化硅2份、明胶25份；
[0047] 所述多孔氧化铝超细粉末4、陶瓷颗粒5和相变微球5的质量比为3:10:2。
[0048] 上述消费类电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0049] (1)在pHl-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚;再加入聚乙烯醇纤 维，搅拌分散均匀，得混合纤维浆料;将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥 处理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层;玻璃纤维与聚乙烯醇纤维的质量比为2:1;
[0050] (2)相变微球的制备:将石墨、二氧化硅、十水硫酸钠、硫酸铵、硫酸氢钠、碳化硅、 氮化硅混匀，加入4倍质量的水中溶解，得混合水溶液;加热氯化石蜡至融化，依次加入单硬 脂酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、对苯二甲酸乙二醇酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯 酸二甲胺基乙酯、对苯二甲酸，搅拌30min，得有机混合物;将熔融的有机混合物加入温度80 °C的混合水溶液中，得油水乳液;将上述油水乳液倒入到温度为-HTC的冰盐水中，过筛，即 得相变微球；
[0051] (3)改性层的制备:将多孔氧化铝超细粉末、陶瓷颗粒和相变微球混合，加入熔融 的聚丙烯材料中，搅拌l〇min，得改性层材料;步骤(2)中，所述高分子聚合物和去离子水的 质量比为15:100,水浴加热的温度为65°C，水浴加热的时间为6小时；
[0052] (4)将步骤(3)的改性层材料涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层上，即得消费 类电池隔膜。
[0053]测试实施例1至3制得的消费类电池隔膜性能，结果见表1。
[0054]表1实施例1至3制得的消费类电池隔膜性能
[0057]由表1的测试结果可以看出，本发明电池隔膜的纵向和横向热收缩明显小于对比 例中的市售电池隔膜，说明本发明电池隔膜的热性能有很大提高;本发明电池隔膜的吸液 率大大高于市售电池隔膜。
【主权项】
1. 一种消费类电池隔膜，其特征在于:包括 基层(1 )，所述基层(1)为玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层； 设于基层（1)表面的改性层(2);所述改性层(2)包括聚丙烯材料基体(3)以及分散于聚 丙烯材料基体(3)内的多孔氧化铝超细粉末(4)、陶瓷颗粒(5)和相变微球(5); 所述相变微球（5)由以下重量份的组分制成：氯化石蜡40-60份、单硬脂酸甘油酯1-2 份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、对苯二甲酸乙二醇酯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、对苯二甲酸1-3份、石墨1-3份、二氧化硅2-4份、十水硫酸 钠20-40份、硫酸铵10-20份、硫酸氢钠5-10份、碳化硅1-3份、氮化硅1-3份、明胶20-30份； 所述多孔氧化铝超细粉末(4)、陶瓷颗粒(5)和相变微球(5)的质量比为(2-4) :10:(1-3)〇2. 根据权利要求1所述的一种消费类电池隔膜的制备方法，其特征在于:玻璃纤维与聚 乙烯醇纤维复合层中，玻璃纤维与聚乙烯醇的质量比为(1-3): 1。3. 权利要求1或2所述的一种消费类电池隔膜的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 在pHl-2的条件下，加入玻璃纤维分散，连续搅拌防止絮聚;再加入聚乙烯醇纤维， 搅拌分散均匀，得混合纤维浆料;将混合纤维浆料造成湿纸幅，然后将湿纸幅进行干燥处 理，即得玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层； (2) 相变微球的制备:将石墨、二氧化硅、十水硫酸钠、硫酸铵、硫酸氢钠、碳化硅、氮化 硅混匀，加入3-5倍质量的水中溶解，得混合水溶液;加热氯化石蜡至融化，依次加入单硬脂 酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠、对苯二甲酸乙二醇酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸 二甲胺基乙酯、对苯二甲酸，搅拌20_40min，得有机混合物;将熔融的有机混合物加入温度 70-90 °C的混合水溶液中，得油水乳液;将上述油水乳液倒入到温度为-20 °C~10 °C的冰盐 水中，过筛，即得相变微球； (3) 改性层的制备：将多孔氧化铝超细粉末、陶瓷颗粒和相变微球混合，加入熔融的聚 丙稀材料中，搅拌5-15min，得改性层材料； (4) 将步骤(3)的改性层材料涂覆于玻璃纤维与聚乙烯醇纤维复合层上，即得消费类电 池隔膜。4. 根据权利要求3所述的一种消费类电池隔膜的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所 述高分子聚合物和去离子水的质量比为0.5~30:100,水浴加热的温度为25~95°C，水浴加 热的时间为2~12小时。
【文档编号】H01M2/16GK105914324SQ201610302346
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】周寿斌, 张校刚, 汪的华, 何建平, 彭创, 吴战宇, 毛旭晖, 钱帮芬
【申请人】江苏华富储能新技术股份有限公司