一种基于静电纺丝技术的陶瓷隔膜及其制备方法与流程

文档序号:11148456阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于静电纺丝技术的陶瓷隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)使用高分子材料配置成浓度为5-20wt%的纺丝液,使用静电纺丝技术制备成纤维直径为50-1000nm的纳米纤维膜;

2)将陶瓷粒子、粘结剂和溶剂混合均匀制成浆料,并将浆料均匀涂覆或铸涂在步骤1)的纳米纤维膜表面,优选陶瓷粒子含量为1-60wt%,粘结剂含量1-55wt%,剩余为溶剂;

3)通过烘干、紫外辐照工艺使陶瓷粒子粘结在一起,制得锂电池隔膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述高分子材料为尼龙6、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚乳酸、聚乙烯吡络烷酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚酰亚胺、乙烯/乙烯醇共聚物、聚羟基乙酸、聚环氧乙烷和聚乙烯醇中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述陶瓷粒子包括硅、钼、锆、钛、铝、硼元素的氧化物、氮化物、硼化物和/或碳化物。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述陶瓷粒子通过偶联处理,提高陶瓷粒子的粘结性,偶联剂采用有机硅乳液,陶瓷粒子与有机硅乳液的重量比为1:1-10。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和/或聚偏氟乙烯。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂为甲醇、乙醇、水和/或N-甲基吡咯烷酮。

7.一种基于静电纺丝技术的陶瓷隔膜的制备方法,包括如下步骤:

1)使用高分子材料配置成浓度为5-20wt%的纺丝液,使用静电纺丝技术制备成纤维直径为50-1000nm的纳米纤维膜;

2)配置陶瓷前驱体溶液,并将前驱体溶液均匀涂覆或铸涂在步骤1)的纳米纤维膜表面;

3)通过酸碱催化水解、高温降解工艺使陶瓷前驱体水解或者降解,在纳米纤维膜中形成陶瓷层,制得锂电池隔膜。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述高分子材料为尼龙6、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚乳酸、聚乙烯吡络烷酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚酰亚胺、乙烯/乙烯醇共聚物、聚羟基乙酸、聚环氧乙烷和聚乙烯醇中的一种或者多种。

9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述陶瓷前驱体溶液包括正硅酸乙酯、聚碳硅烷、硼吖嗪的聚硼硅氮烷和聚氮硅烷的单一原料的前驱体溶液或混合前驱体溶液,例如氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸配制成的混合硼化锆前驱体溶液,其中n(Zr):n(c)=1:4-6.5,硼酸过量。

10.本发明还提供了利用上述两种方法制备得到的陶瓷隔膜,陶瓷隔膜孔隙率大于70%,在130℃条件下处理1h后,横向收缩小于3%,纵向收缩小于5%。

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