一种纳米壳聚糖复合物/纤维组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粒子与微米壳聚糖粒子组成的复合物(简称:纳米壳聚糖复合物)/天然无纺纤维(简称:纤维)组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特征，而产生较大收缩的失孔效应/造成隔膜材料对正/负极的阻断特征(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)，提供一种具三维网络构象的纳米壳聚糖复合物复合物溶胶粒子与水分散天然纤维，经载负、结合构成的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜材料。该纳米壳聚糖复合物复合物/纤维组合材料是以天然无纺纤维作支撑体，经展压、干燥形成纳米壳聚糖复合物/纤维组合簿膜。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物/纤维组合锂电池隔膜。隔膜厚度5-60 μ m。
[0010]按本发明方案制备的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜，生产工艺简便、设备投资少，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物/纤维组合锂电池隔膜膜，具优异成膜性、极高的耐热稳定性(失重温度+256°c )，无热态变形性、膜的物理机械强度性能优良《裂断长(Km):4.3、环压指数(kgf / 152mm / Nm / g):11.92》。
[0012]本发明提出的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜，耐酸、碱。
[0013]本发明提出的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜，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物/纤维组合锂电池隔膜，具优良的绝缘性，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物/纤维组合锂电池隔膜，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，更有利正电锂离子在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物/纤维组合锂电池隔膜，孔隙率大于80% (PP /PE类隔膜为40-50% )，具更优的吸液/保液功能，其界面电阻更小和离子电导率更高。
[0017]本发明提出的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜，具原生态三维网络构象，无应力效应、无形态记忆效应。
[0018]本发明提出的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜，具优异的绝缘性、与电解液的良好亲和性及亲水性。纳米壳聚糖糖复合物/纤维组合锂电池隔膜的上述特性，将有效提高锂电池的综合性能。
【附图说明】
[0019]图1、2是本发明作为纳米壳聚糖粒子和微米壳聚糖粒子支撑体的空白天然无纺纤维摄象显微照片(X3900倍)。
[0020]图3、4是本发明的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜的摄象显微照片(X 3900 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]本发明提供一种纳米壳聚糖复合物/纤维组合池隔膜材料，是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)，提供一种具三维网络构象的纳米壳聚糖复合物与水分散天然纤维，经载负、结合构成的纳米壳聚糖复合物/纤维组合池隔膜材料。该纳米壳聚糖复合物/纤维组合池隔膜材料，是以天然无纺纤维作支撑体，经载负、结合、展压、干燥(40?50°C )，形成纳米壳聚糖纤维组合簿膜。
[0023]作为本发明优选方案，纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜的厚度为5?60 μ m0
[0024]本发明提供的纳米壳聚糖复合物/纤维组合锂电池隔膜由以下方法制备而成:
[0025]1.将计算量天然原纤维和计算量去离子水，在强分散池中和室温下强制分散30分钟，再置于35?40°C容器中强制分散I小时，作为水分散纤维基料置于专用分散槽中。
[0026]2.将计算量的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)制备的混合料，直接/ 一次性到入水分散天然无纺纤维基料槽中，待天然无纺纤维分散均匀后，启开水分散纤维基料槽下端阀门，快速排干天然无纺纤维基料槽中分散水，载负、结合微米壳聚糖粒子和纳米壳聚糖粒子的天然纤维，均匀沉积在网布上。纳米壳聚糖复合物/纤维组合料，经展压、干燥(40?50°C)，形成纳米壳聚糖纤维组合簿膜，