一种阻燃电池隔膜及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池，具体为一种阻燃电池隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、隔膜材料是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响。理想的电池隔膜材料需要具备一定的尺寸稳定性、良好的电解液浸润性、高离子传导性、热学及电化学稳定性能。目前商业锂离子电池隔膜通常以聚烯烃为主要材料(如pe、pp等)。

2、聚烯烃隔膜是通过单向拉伸方法制备的，具有高孔隙率和厚度薄的特点，因此其传导锂离子的能力高，但此法会使得隔膜在锂离子电池大功率充放电或过充情况下，易出现局部温度过高的情况，受热后不均匀收缩从而引发电池短路，同时聚烯烃材料本身极易燃，极易导致锂电池爆炸和燃烧，因而具有非常大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种阻燃电池隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种阻燃电池隔膜及其制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：以n，n-二甲基乙酰胺为溶剂，加入cpvc和添加剂聚乙二醇，得到cpvc铸膜液；

4、步骤2：恒温下，对铸膜液搅拌，搅拌至均匀后，将铸膜液在洁净的均匀涂覆在玻璃板上；

5、步骤3：将涂有铸膜液的玻璃板浸泡于去离子水中，并在常温常压下浸泡，将n，n-二甲基乙酰胺和聚乙二醇溶解在去离子水；

6、步骤4：使用乙醇溶液清洗，去除多余的水分、聚乙二醇，将膜产品置于真空烘箱中干燥，得到cpvc多孔隔膜。

7、进一步的，步骤1中，cpvc铸膜液中，各组分含量，按重量百分数计，10～20％cpvc、4～5％聚乙二醇，余料为n，n-二甲基乙酰胺。

8、进一步的，步骤1中，聚乙二醇的平均分子量为200～300。

9、进一步的，步骤2中，搅拌温度为65～75℃。

10、进一步的，步骤2中，搅拌时间为8～12h。

11、进一步的，步骤3中，浸泡时间为10～12h。

12、进一步的，步骤4中，干燥温度为65～70℃，干燥时间为12～15h。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

14、1、提升电池安全性能。

15、cpvc多孔隔膜为pvc进一步氯化而来，由于其结构中含有大量不规整的一取代、二取代及三取代乙烯结构单元，因此极性较强，具有高介电常数、不结晶性和高离子传导性，由于分子链中富含cl原子，相比pvc、pp材料机械性能及热稳定性得到了提升，被视为多孔超滤膜的常用材料。相比其他材料，cpvc具有优良的力学性能及更低的价格。cpvc的cl氯含量达到61％～68％，cpvc多孔隔膜受到明火点燃时普遍在260℃左右发生分解，能够释放氯气并产生炭层阻碍火焰的继续燃烧，从而实现自熄，相比于pp隔膜，能够在1s的明火点燃后实现自熄，具备一定的阻燃性能，提升了电池的安全性能。

16、2、提升离子电导率及电化学稳定性。

17、cpvc多孔隔膜有致密均匀的大、小复合孔，提高了电池内部电解液的有效传输面积，相比于pp隔膜，有较高的离子电导率，实现高于商业化pp隔膜约5倍的电解液吸收效率，电化学窗口上限可达为4.2v。

技术特征：

1.一种阻燃电池隔膜，其特征在于：所述阻燃电池隔膜为cpvc多孔隔膜。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃电池隔膜，其特征在于：所述阻燃电池隔膜的孔隙率为71～80％；孔径为0.1～0.2μm；电解液吸液率698～765％；拉伸强度为26～30mpa；极限氧指数为38～40；残炭量为21.06～29.16％；离子电导率为1.7～1.95ms/cm。

3.一种如权利要求1～2所述的阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，cpvc铸膜液中，各组分含量，按重量百分数计，10～20％cpvc、4～5％聚乙二醇，余料为n，n-二甲基乙酰胺。

5.根据权利要求3所述的一种阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，聚乙二醇的平均分子量为200～300。

6.根据权利要求3所述的一种阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤2中，搅拌温度为65～75℃。

7.根据权利要求3所述的一种阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤2中，搅拌时间为8～12h。

8.根据权利要求3所述的一种阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤3中，浸泡时间为10～12h。

9.根据权利要求3所述的一种阻燃电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤4中，干燥温度为65～70℃，干燥时间为12～15h。

技术总结
本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种阻燃电池隔膜及其制备方法。本发明为了获得更具备安全性能阻燃的锂离子电池隔膜，将具有阻燃性及热稳定性CPVC氯化聚氯乙烯基多孔隔膜应用于锂离子电池隔膜中，由于CPVC多孔隔膜为PVC进一步氯化而来，氯含量达到61％～68％，其结构中含有大量不规整的一取代、二取代及三取代乙烯结构单元，极性较强；相比于常规的PVC、PP材料，CPVC的机械性能和热稳定性更高，应用于锂电池隔膜中，有利于提高电池安全性能、离子电导率和电化学稳定性。

技术研发人员：管文倩,季玉琴,刘科,李学法,张国平
受保护的技术使用者：扬州纳力新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16