具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜的改性方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜的改性方法，屬于鋰離子電池隔膜的改性技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案要點為：將鋰離子電池隔膜浸泡于硝酸與高錳酸鉀形成的混合溶液中，密封后置于20?60℃的恒溫水浴中反應(yīng)6?72h，然后用雙氧水或鹽酸溶液清洗干凈減壓抽濾后自然晾干，切邊后于30?60℃真空干燥12?72h得到厚度為25?32μm、孔隙率為40%?70%的高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜。本發(fā)明制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜孔徑均勻、浸潤性好且離子導(dǎo)電率高，提高了鋰離子電池隔膜的親水性和親電解液性，同時也提高了鋰離子電池的充放電容量，制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜耐電解液腐蝕，工藝簡單，穩(wěn)定性強且易于產(chǎn)業(yè)化運用。
【專利說明】
具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜的改性方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池隔膜的改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高浸潤性網(wǎng)格狀 鋰離子電池隔膜的改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 因為鋰離子電池能量密度高、單體電壓高、倍率性能好、自放電小和綠色環(huán)保等特 點，所以被大量應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品、電動車和電動汽車等領(lǐng)域。鋰離子電池的隔膜材料大部分 是通過聚烯烴材料單向或雙向拉伸制備而成的。由于所用多是聚烯烴類材料，本身是非極 性的，所以使得其對水、電解液的浸潤性很差，從而嚴重影響其對電解液的吸液率、保液率 及離子電導(dǎo)率等電化學(xué)性能，也影響到對隔膜表面的進一步修飾。因此提高聚烯烴微孔膜 對電解液的浸潤性具有相當(dāng)重要的意義。目前提高鋰離子電池隔膜對電解液浸潤性的方法 多是等離子處理接枝、紫外光照射接枝及其它射線輻照接枝等手段在隔膜的表面引入親水 性基團來提高隔膜的浸潤性。然而這些方法的加工設(shè)備價格相對較高、程序繁瑣且原料成 本也比較高，因此影響其大規(guī)模的工業(yè)化使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種成本低廉且操作簡單的高浸潤性網(wǎng)格狀鋰 離子電池隔膜的改性方法，該方法通過低成本氧化法對鋰離子電池隔膜進行改性，并采用 特殊的清洗方法對鋰離子電池隔膜進行清洗，有效增強了聚烯烴微孔膜對電解液的潤濕 性，有助于鋰離子通過，可提高鋰離子電池的充放電容量，因此對鋰離子電池的研究具有重 大意義。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池 隔膜的改性方法，其特征在于具體步驟為:將鋰離子電池隔膜浸泡于硝酸與高錳酸鉀形成 的混合溶液中，其中硝酸與高錳酸鉀的質(zhì)量比為20-60:1，硝酸的質(zhì)量濃度為98%或68%，密 封后置于20_60°C的恒溫水浴中反應(yīng)6-72h，然后用雙氧水或鹽酸溶液清洗干凈，其中雙氧 水的質(zhì)量濃度為35%，鹽酸溶液的摩爾濃度為l-5mol/L，減壓抽濾后自然晾干，切邊后于30-60°C真空干燥12-72h得到厚度為25-32M1、孔隙率為40%-70%的高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池 隔膜。
[0005] 進一步優(yōu)選，所述鋰離子電池隔膜為PP微孔膜、PE微孔膜或PP/PE/PP復(fù)合微孔膜。
[0006] 進一步優(yōu)選，所述減壓抽濾的壓力為0.03-0.08MPa，減壓抽濾過程所用的清洗劑 為去離子水、無水乙醇或丙酮中的一種或多種。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：1、制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜孔 徑均勻、浸潤性好且離子導(dǎo)電率高;2、提高了鋰離子電池隔膜的親水性;3、提高了鋰離子電 池隔膜的親電解液性;4、制得的高浸潤性鋰離子電池隔膜耐電解液腐蝕，工藝簡單，穩(wěn)定性 強且易于產(chǎn)業(yè)化運用；5、制備高浸潤性鋰離子電池隔膜的過程中設(shè)備簡單、操作方便且成 本低廉。
【附圖說明】
[0008] 圖1是改性前的鋰離子電池隔膜的SEM圖； 圖2是本發(fā)明實施例1制得的鋰離子電池隔膜的SEM圖，由圖可知，制得的鋰離子電池隔 膜為網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0009] 以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0010] 實施例1 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸與高錳酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與高錳酸鉀的質(zhì)量比 為60 :1，硝酸的質(zhì)量濃度為98%)，密封后置于25 °C的恒溫水浴中反應(yīng)12h，再用摩爾濃度為 3mol/L的鹽酸溶液清洗干凈，用去離子水作為清洗劑于0.05MPa的壓力減壓抽濾后自然晾 干，切邊后置于40°C的真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0011] 實施例2 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸與高錳酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與高錳酸鉀的質(zhì)量比 為40 :1，硝酸的質(zhì)量濃度為68%)，密封后置于20 °C的恒溫水浴中反應(yīng)72h，再用摩爾濃度為 lmol/L的鹽酸溶液清洗干凈，用無水乙醇作為清洗劑于0.08MPa的壓力減壓抽濾后自然晾 干，切邊后置于60°C的真空干燥箱中干燥12h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0012] 實施例3 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸與過硫酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與過硫酸鉀的質(zhì)量比 為40 :1，硝酸的質(zhì)量濃度為98%)，密封后置于25 °C的恒溫水浴中反應(yīng)12h，再用摩爾濃度為 3mol/L的鹽酸溶液清洗干凈，用去離子水作為清洗劑于0.05MPa的壓力減壓抽濾后自然晾 干，切邊后置于40°C的真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0013] 實施例4 將聚丙烯微孔膜浸泡在硝酸與過硫酸鉀的混合溶液中（其中硝酸與過硫酸鉀的質(zhì)量比 為40 :1，硝酸的質(zhì)量濃度為68%)，密封后置于25 °C的恒溫水浴中反應(yīng)72h，再用摩爾濃度為 3mol/L的鹽酸溶液清洗干凈，用去離子水作為清洗劑于0.05MPa的壓力減壓抽濾后自然晾 干，切邊后置于40°C的真空干燥箱中干燥24h得到高浸潤性鋰離子電池隔膜。
[0014] 實施例5 采用去離子水和六氟磷酸鋰電解液進行接觸角測試，將液滴(液滴體積為3yL)滴于鋰 離子電池膈膜表面，每個樣品取相距間距5mm的三個點進行測量，共6次讀數(shù)，取算術(shù)平均 值。不同的改性方法制得的聚丙烯微孔膜對水和電解液的接觸角測試結(jié)果見表1。
[0015] 表1不同的改性方法制得的聚丙烯微孔膜對水和電解液的接觸角測試
借助于復(fù)配氧化劑水溶液的配比，進而控制氧化劑的作用強度，便于通過時間參數(shù)來 調(diào)節(jié)隔膜的化學(xué)氧化程度。在對隔膜的其他性能影響不大的前提下，獲得高浸潤性網(wǎng)格狀 鋰離子電池隔膜。聚烯烴微孔膜對水的接觸角從89.2°可提高至85.7°，提高效果不明顯，但 是對六氟磷酸鋰電解液的接觸角從原始的33.5°可提高至12.4°，使用硝酸與高錳酸鉀的復(fù) 配體系提高效果更加明顯，潤濕效果較為理想。
[0016]以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該 了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入 本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜的改性方法，其特征在于具體步驟為:將鋰離 子電池隔膜浸泡于硝酸與高錳酸鉀形成的混合溶液中，其中硝酸與高錳酸鉀的質(zhì)量比為 20-60:1，硝酸的質(zhì)量濃度為98%或68%，密封后置于20-60 °C的恒溫水浴中反應(yīng)6-72h，然后 用雙氧水或鹽酸溶液清洗干凈，其中雙氧水的質(zhì)量濃度為3 5 %，鹽酸溶液的摩爾濃度為1 -5mol/L，減壓抽濾后自然晾干，切邊后于30-60°C真空干燥12-72h得到厚度為25-32μπι、孔隙 率為40%-70%的高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜的改性方法，其特征在 于:所述鋰離子電池隔膜為PP微孔膜、PE微孔膜或ΡΡ/ΡΕ/ΡΡ復(fù)合微孔膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高浸潤性網(wǎng)格狀鋰離子電池隔膜的改性方法，其特征在 于:所述減壓抽濾的壓力為〇. 03-0.0 SMPa，減壓抽濾過程所用的清洗劑為去離子水、無水乙 醇或丙酮中的一種或多種。
【文檔編號】H01M2/14GK105957997SQ201610477597
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】李苞, 王新博, 代冬梅, 李永君, 李凡
【申請人】河南師范大學(xué)