本发明属于锂电隔膜技术领域，具体来说涉及一种耐热高强复合锂电隔膜及其制备方法和应用。
背景技术：
随着社会的进步经济的发展锂电池作为最重要的动力元件，其发展的技术水平快慢将直接影响整个新能源产业的发展速度和质量，现金对于锂电池的能量密度要求越来越高，进而对锂电池的安全性能提出了更高的要求，隔膜作为锂电池的重要组成部分，也对锂电池的安全性具有一定的影响。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐热高强复合锂电隔膜的制备方法，该制备方法通过聚对苯撑苯并二唑纤维膜与陶瓷改性隔膜进行复合，从而达到提高隔膜耐热能力及强度的目的，从而提高高能量密度锂电池的安全性。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的耐热高强复合锂电隔膜。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种耐热高强复合锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备陶瓷涂布浆料：将51～61质量份数的水与1～2质量份数的分散剂混合，再加入30～40质量份数的陶瓷粉末，搅拌后进行磨砂，磨砂后加入7～8质量份数的胶黏剂，再混合至均匀，得到陶瓷涂布浆料，其中，所述胶黏剂为聚丙烯酸酯类或丁苯橡胶(sbr)，所述分散剂为铵盐或钠盐；
在所述步骤1)中，在行星搅拌设备中将所述水与分散剂混合10～20min，搅拌转速为1500～3100r/min。
在所述步骤1)中，在加入胶黏剂后的混合过程中施加频率为9～13khz的超声波。
在所述步骤1)中，所述陶瓷粉末的材质为氧化铝、氧化硅、氧化锆或勃姆石。
在所述步骤1)中，所述陶瓷粉末的粒径为d50＝0.6～1.0μm。
2)用涂布机将步骤1)所得的陶瓷涂布浆料涂布在pe膜一面上，在pe膜上得到涂层，烘干，得到陶瓷改性隔膜；
在所述步骤2)中，所述涂布机的涂布速度为31～51m/min。
在所述步骤2)中，所述涂层的厚度为1～2μm。
在所述步骤2)中，烘干温度为45～65℃。
3)通过胶黏剂将步骤2)所得陶瓷改性隔膜的涂层一面与聚对苯撑苯并二唑纤维膜进行粘合，烘干，得到所述耐热高强复合锂电隔膜。
在所述步骤3)中，通过涂布机和放卷机构将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜与聚对苯撑苯并二唑纤维膜进行粘合，其中，将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜安装在所述涂布机上，用于将胶黏剂涂布在所述陶瓷改性隔膜的涂层一面，将所述聚对苯撑苯并二唑纤维膜安装在放卷机构上，将所述放卷机构设置在所述涂布机的一侧，以使涂布完胶黏剂的陶瓷改性隔膜运行至该放卷机构时与所述聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合。
在上述技术方案中，陶瓷改性隔膜与聚对苯撑苯并二唑纤维膜的粘合速度为23～46m/min。
在所述步骤3)中，所述烘干为30～50℃。
上述制备方法获得的耐热高强复合锂电隔膜。
上述耐热高强复合锂电隔膜在提高耐热能力中的应用。
在上述技术方案中，纵向热收缩率为0.9～1.1％，横向热收缩率为0.2～0.3％。
上述耐热高强复合锂电隔膜在提高强度中的应用。
在上述技术方案中，横向拉伸强度为1660～1730kgf/cm2，纵向拉伸强度为1820～1910kgf/cm2。
本发明的有益效果为：
本发明的制备方法能够提高锂电池隔膜的耐热能力及强度，聚对苯撑苯并二唑是一种具有优异力学性能、热稳定性、阻燃性的有机纤维，其基体是一种线性链状结构聚合物，在650℃以下不分解，具有超高强度和模量，是理想的耐热和耐冲击纤维材料，将其与陶瓷改性隔膜进行复合，从而达到提高隔膜耐热能力及强度的目的，从而提高高能量密度锂电池的安全性。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
下述实施例中的设备的生产厂家和型号如下：
行星搅拌设备：鸿运，hy-dlh43l。
涂布机：东昇dcl-1350
放卷机构：杰力柯g-fj01
下述实施例中的原料购买源如下：
聚对苯撑苯并二唑纤维膜购买自东莞索维特。
陶瓷粉末购买自住友。
水采用纯水。
下述实施例中pe膜厚度均为16μm。
实施例1
一种耐热高强复合锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备陶瓷涂布浆料：将51质量份数的水与2质量份数的分散剂在行星搅拌设备中混合20min，搅拌转速为2000r/min。再加入40质量份数的陶瓷粉末，搅拌后进行磨砂，磨砂后加入8质量份数的胶黏剂，再在行星搅拌设备中混合15min至均匀(搅拌转速为35r/min)，混合过程中施加频率为13khz的超声波，得到陶瓷涂布浆料，其中，胶黏剂为聚丙烯酸酯，分散剂为聚丙烯酰胺；陶瓷粉末的材质为氧化铝，陶瓷粉末的粒径为d50：0.6-1.0μm。
2)用涂布机将步骤1)所得的陶瓷涂布浆料涂布在pe膜的一面上，在pe膜上得到厚度为1.5μm的涂层，牵引辊牵引进入烘干设备于65℃烘干0.5min，得到陶瓷改性隔膜，其中，涂布机的涂布速度为31m/min。
3)通过胶黏剂将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜的涂层一面与聚对苯撑苯并二唑纤维膜进行粘合，具体操作为：将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜安装在涂布机上，用于将胶黏剂涂布在陶瓷改性隔膜的涂层一面上，将聚对苯撑苯并二唑纤维膜安装在另一个放卷机构上，将放卷机构设置在涂布机的一侧(放卷机构位于涂布机装有胶黏剂料盒的正前方30cm处)，以使涂布完胶黏剂的陶瓷改性隔膜运行至该放卷机构时与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合，粘合速度为30m/min。
陶瓷改性隔膜与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合后，牵引辊牵引进入烘干设备于35℃烘干0.5min，得到耐热高强复合锂电隔膜。
实施例2
一种耐热高强复合锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备陶瓷涂布浆料：将61质量份数的水与1质量份数的分散剂在行星搅拌设备中混合10min，搅拌转速为1500r/min。再加入30质量份数的陶瓷粉末，搅拌后进行磨砂，磨砂后加入8质量份数的胶黏剂，再在行星搅拌设备中混合10min至均匀(搅拌转速为35r/min)，混合过程中施加频率为13khz的超声波，得到陶瓷涂布浆料，其中，胶黏剂为聚丙烯酸酯，分散剂为聚丙烯酰胺；陶瓷粉末的材质为勃姆石，陶瓷粉末的粒径为d50：0.6-1.0μm。
2)用涂布机将步骤1)所得的陶瓷涂布浆料涂布在pe膜的一面上，在pe膜上得到厚度为1μm的涂层，牵引辊牵引进入烘干设备于53℃烘干12min，得到陶瓷改性隔膜，其中，涂布机的涂布速度为31m/min。
3)通过胶黏剂将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜的涂层一面与聚对苯撑苯并二唑纤维膜进行粘合，具体操作为：将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜安装在涂布机上，用于将胶黏剂涂布在陶瓷改性隔膜的涂层一面上，将聚对苯撑苯并二唑纤维膜安装在另一个放卷机构上，将放卷机构设置在涂布机的一侧(放卷机构位于涂布机装有胶黏剂料盒的正前方30cm处)，以使涂布完胶黏剂的陶瓷改性隔膜运行至该放卷机构时与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合，粘合速度为23m/min。
陶瓷改性隔膜与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合后，牵引辊牵引进入烘干设备于38℃烘干0.35min，得到耐热高强复合锂电隔膜。
实施例3
一种耐热高强复合锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备陶瓷涂布浆料：将51质量份数的水与1质量份数的分散剂在行星搅拌设备中混合10min，搅拌转速为3100r/min。再加入40质量份数的陶瓷粉末，搅拌后进行磨砂，磨砂后加入7质量份数的胶黏剂，再在行星搅拌设备中混合11min至均匀(搅拌转速为43r/min)，混合过程中施加频率为13khz的超声波，得到陶瓷涂布浆料，其中，胶黏剂为聚丙烯酸酯，分散剂为聚丙烯酰胺；陶瓷粉末的材质为氧化硅，陶瓷粉末的粒径为d50：0.6-1.0μm。。
2)用涂布机将步骤1)所得的陶瓷涂布浆料涂布在pe膜的一面上，在pe膜上得到厚度为2μm的涂层，牵引辊牵引进入烘干设备55℃烘干0.48min，得到陶瓷改性隔膜，其中，涂布机的涂布速度为51m/min。
3)通过胶黏剂将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜的涂层一面与聚对苯撑苯并二唑纤维膜进行粘合，具体操作为：将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜安装在涂布机上，用于将胶黏剂涂布在陶瓷改性隔膜的涂层一面上，将聚对苯撑苯并二唑纤维膜安装在另一个放卷机构上，将放卷机构设置在涂布机的一侧(放卷机构位于涂布机装有胶黏剂料盒的正前方30cm处)，以使涂布完胶黏剂的陶瓷改性隔膜运行至该放卷机构时与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合，粘合速度为46m/min。
陶瓷改性隔膜与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合后，牵引辊牵引进入烘干设备于48℃烘干0.6min，得到耐热高强复合锂电隔膜。
实施例4
一种耐热高强复合锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备陶瓷涂布浆料：将56质量份数的水与1.5质量份数的分散剂在行星搅拌设备中混合15min，搅拌转速为2000r/min。再加入35质量份数的陶瓷粉末，搅拌后进行磨砂，磨砂后加入7.5质量份数的胶黏剂，再在行星搅拌设备中混合9.5min至均匀(搅拌转速为36r/min)，混合过程中施加频率为13khz的超声波，得到陶瓷涂布浆料，其中，胶黏剂为丁苯橡胶(sbr)，分散剂为聚丙烯酰胺；陶瓷粉末的材质为氧化锆，陶瓷粉末的粒径为d50：0.6-1.0μm。。。
2)用涂布机将步骤1)所得的陶瓷涂布浆料涂布在pe膜的一面上，在pe膜上得到厚度为1.5μm的涂层，牵引辊牵引进入烘干设备于49℃烘干0.43min，得到陶瓷改性隔膜，其中，涂布机的涂布速度为41m/min。
3)通过胶黏剂将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜的涂层一面与聚对苯撑苯并二唑纤维膜进行粘合，具体操作为：将步骤2)所得的陶瓷改性隔膜安装在涂布机上，用于将胶黏剂涂布在陶瓷改性隔膜的涂层一面上，将聚对苯撑苯并二唑纤维膜安装在另一个放卷机构上，将放卷机构设置在涂布机的一侧(放卷机构位于涂布机装有胶黏剂料盒的正前方30cm处)，以使涂布完胶黏剂的陶瓷改性隔膜运行至该放卷机构时与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合，粘合速度为33m/min。
陶瓷改性隔膜与聚对苯撑苯并二唑纤维膜粘合后，牵引辊牵引进入烘干设备于48℃烘干0.6min，得到耐热高强复合锂电隔膜。
表1
上述表格中检测项目所依据的标准或检测的方法(均依国标)：
1.外观：目测；
2.厚度：马尔测厚仪；
3.面密度：电子天平；
4.透气度：王研透气仪；
5.针刺强度：针刺仪；
6，收缩率：烘箱，影像仪；
7.拉伸强度：拉伸仪。
实施例1～4所得的耐热高强复合锂电隔膜的测试结果如表1所示。由表可知，本发明的制备方法能够有效提高耐热高强复合锂电隔膜的耐热性和强度。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。