本技術(shù)涉及一種鈉離子電池隔膜的制備方法和鈉離子電池隔膜及應(yīng)用，屬于鈉離子電池。

背景技術(shù)：

1、新興便攜式電子產(chǎn)品、交通運(yùn)輸(如電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、自主飛機(jī)等)和智能電網(wǎng)規(guī)模儲能的快速發(fā)展刺激了對高能量密度、高安全性和低成本儲能系統(tǒng)的不斷增長的需求。但鋰離子電池的持續(xù)大規(guī)模應(yīng)用受到其不斷飆升的成本限制，考慮到鋰資源的短缺和分布不均，阻礙新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，開發(fā)可替代鋰離子電池的新型二次電池勢在必行。在幾種替代電池中，鈉離子電池(sibs)的反應(yīng)機(jī)制與鋰離子電池類似。此外，鈉具有儲量豐富且相對便宜的巨大優(yōu)勢，從而吸引了眾多科研人員的注意。

2、鈉離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜及電解液四部分組成，充電時(shí)鈉離子從正極脫出穿過隔膜嵌入到負(fù)極材料中，放電則相反，鈉離子從負(fù)極脫出經(jīng)隔膜嵌入到正極材料，由此可見，隔膜材料也是鈉離子電池的一個(gè)關(guān)鍵組件。鈉離子電池常用隔膜一般是玻璃纖維材料，但玻璃纖維隔膜是一種纖維狀非紡濾紙，其本身較厚，電池內(nèi)阻過大，導(dǎo)致電池循環(huán)性能下降，不太適用于高能量密度的電池中，且成本較貴，拉伸強(qiáng)度低。而傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜潤濕性和熱穩(wěn)定性較差，聚烯烴隔膜的應(yīng)用也受到了限制。

3、靜電紡絲工藝是一種纖維制造技術(shù)，聚合物溶液在高壓電場的作用下，高聚物液體會(huì)布滿電荷，電場力與液體表面張力作用，噴頭末端液體形成“泰勒錐”，隨著電場力的逐漸增強(qiáng)，纖維裂分、溶液揮發(fā)、纖維凝固，最后收集在接收板，形成纖維膜，靜電紡絲技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可控、形態(tài)均勻的一維納米材料的合成，在電池隔膜中發(fā)揮了重要作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對鈉離子電池通用玻璃纖維隔膜存在的問題，本發(fā)明提供了一種新型鈉離子電池隔膜的制備方法，該方法制成的新型隔膜該制備方法所涉及的工藝簡單，易操作，設(shè)備要求低，所制備的鈉離子電池隔膜具有高吸液率、良好的電解液潤濕性和循環(huán)性能。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種鈉離子電池隔膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

3、(1)將含有聚醚嵌段聚酰胺、聚丙烯腈、溶劑的混合物，攪拌，得到紡絲液；

4、(2)將紡絲液通過靜電紡絲、熱壓、干燥，得到所述鈉離子電池隔膜。

5、可選地，所述步驟(1)中，所述聚醚嵌段聚酰胺與所述聚丙烯腈的質(zhì)量比為3～7：7～3。

6、可選地，所述步驟(1)中，所述聚醚嵌段聚酰胺與所述聚丙烯腈的質(zhì)量比獨(dú)立地選自1：1、3:4、3:5、3:6、3:7、4：3、4:5、4:6、4:7、5：3、5:4、5:5、5:6、5:7、6：3、6:4、6:5、6:7、7：3、7:4、7:5、7:6中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

7、可選地，所述步驟(1)中，所述紡絲液中，固含量為10～16％。

8、可選地，所述步驟(1)中，所述紡絲液中，固含量獨(dú)立地選自10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

9、可選地，所述步驟(2)中，所述靜電紡絲的條件為：

10、靜電紡絲的電壓為12～20kv，紡絲推速為0.05～0.15mm/min，紡絲的接收距離為10～18cm。

11、可選地，所述靜電紡絲的電壓獨(dú)立地選自12kv、13kv、14kv、15kv、16kv、18kv、20kv中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

12、可選地，所述紡絲推速獨(dú)立地選自0.05mm/min、0.08mm/min、0.10mm/min、0.12mm/min、0.15mm/min中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

13、可選地，所述紡絲的接收距離獨(dú)立地選自10cm、12cm、14cm、16cm、18cm中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

14、可選地，所述步驟(2)中，所述熱壓的溫度為80～120℃。

15、可選地，所述步驟(2)中，所述熱壓的溫度獨(dú)立地選自80℃、90℃、100℃、110℃、120℃中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

16、可選地，所述步驟(2)中，所述干燥的溫度為60～80℃，干燥的時(shí)間為10～24h。

17、可選地，所述步驟(2)中，所述干燥的溫度獨(dú)立地選自60℃、65℃、70℃、75℃、80℃中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

18、可選地，所述步驟(2)中，所述干燥的時(shí)間獨(dú)立地選自10h、12h、14h、16h、18h、20h、24h中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

19、可選地，所述步驟(1)中，所述攪拌的時(shí)間為10～24h，攪拌的轉(zhuǎn)速為200～600rpm。

20、可選地，所述步驟(1)中，所述攪拌的時(shí)間獨(dú)立地選自10h、12h、14h、16h、18h、20h、24h中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

21、可選地，所述步驟(1)中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速獨(dú)立地選自200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

22、可選地，所述步驟(1)中，所述溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、異丙醇中的至少一種。

23、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提供了一種上述所述的制備方法制備的鈉離子電池隔膜，所述鈉離子電池隔膜的直徑為100～400nm。

24、可選地，所述鈉離子電池隔膜的吸液率為700％～800％。

25、可選地，所述鈉離子電池隔膜的吸液率獨(dú)立地選自700％、720％、740％、750％、760％、780％、800％中的任意值或上述任意兩者之間的范圍值。

26、根據(jù)本技術(shù)的又一個(gè)方面，提供了一種上述所述的鈉離子電池隔膜在鈉離子電池中的應(yīng)用，所述鈉離子電池包括：鐵酸鈉正極、鈉離子電池隔膜和鈉金屬負(fù)極。

27、作為一個(gè)可選地實(shí)施方式，本技術(shù)通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

28、一種新型鈉離子電池隔膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

29、第一步：制備紡絲液

30、首先，將一定量的聚醚嵌段聚酰胺(pebax)溶解于溶劑中，在50～80℃條件下持續(xù)攪拌3～8h，磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為200～600rpm，待pebax顆粒溶解后再加入一定量的聚丙烯腈(pan)粉末，室溫?cái)嚢?0～24h，磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為200～600rpm，得到均勻紡絲液。

31、第二步：pebax/pan纖維膜的制備

32、取步驟一中的紡絲液，調(diào)節(jié)紡絲電壓、紡絲距離、溶液流速后進(jìn)行靜電紡絲，得到均勻的pebax/pan纖維膜。

33、第三步：pebax/pan纖維膜的處理

34、將步驟二得到的pebax/pan纖維膜在真空干燥箱中干燥10～24h，然后置于在80～120℃下熱壓，使得溶劑完全揮發(fā)，得到鈉離子電池隔膜。

35、可選地，所述靜電紡絲的具體步驟包括：將所述紡絲液磁力攪拌12～24h，取5ml紡絲液置于注射器內(nèi)，采用21g噴頭，將電壓設(shè)置為12～20kv，在推速為0.05～0.15mm/min、接收距離為10～18cm的條件下，進(jìn)行靜電紡絲，制備獲得所述新型鈉離子電池隔膜。

36、本技術(shù)公開的新型鈉離子電池隔膜制備的鈉離子電池，其中，鐵酸鈉和鈉片分別用作正極和負(fù)極中的活性材料。在制備過程中采用靜電紡絲技術(shù)制備的纖維隔膜集成在接收滾輪上，該新型隔膜其紡絲液由聚醚嵌段聚酰胺(pebax)、聚丙烯腈(pan)組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使得隔膜的電解液潤濕性大大提高，接觸角減小，吸液率增加，以保證鈉離子在充放電過程中的自由傳輸；與傳統(tǒng)聚烯烴隔膜相比，新型鈉離子電池隔膜具有優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和容量保持率。

37、本技術(shù)能產(chǎn)生的有益效果包括：

38、1)本技術(shù)結(jié)合了聚醚嵌段聚酰胺及聚丙烯腈的優(yōu)勢，聚醚嵌段聚酰胺材料具備熱塑性彈性體性能，在低溫下良好和穩(wěn)定的性能，而聚丙烯腈離子電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性好，循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，制備出pebax/pan纖維膜表現(xiàn)出較好的尺寸穩(wěn)定性，較低的界面內(nèi)阻。

39、2)本技術(shù)所提供的制備工藝簡單，設(shè)備要求較低，靜電紡絲得到的纖維膜沒有珠狀纖維出現(xiàn)，纖維分布均勻，纖維直徑分布為100～400nm，且隔膜潤濕性好，能夠?qū)崿F(xiàn)首次庫倫效率達(dá)98％。

40、3)本技術(shù)所提供的鈉離子電池隔膜制備方法簡單高效。