CN105926347B - 一种锂离子电池隔膜纸的生产方法 - Google Patents

一种锂离子电池隔膜纸的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，该方法其特征在于包括：原料准备：采用针叶木漂白木浆和含α‑纤维素量90%以上的溶解浆和纳米纤维素纤度；B、将木浆、溶解浆和纳米纤维素按照1︰1︰3的质量比例混合均匀，将混合均匀的浆料送入流送***，在流送***中的高位箱或流浆箱之前加入聚氧化乙烯C、在造纸纸机上进行抄造成形；D、经干燥，压光后制得的纳米纤维素锂离子电池隔膜纸，用于锂离子电池隔膜。采取本发明，纳米纤维素锂离子电池隔膜纸的热稳定性和润湿性能方面均有了明显的提高；在纳米纤维素锂离子电池隔膜纸的表面进行高亲水性、耐高温性陶瓷涂布，也能提高隔膜的机械性能和耐热性性能，能很好的阻止锂枝晶形成时刺破隔膜，从而增加了安全性。

Description

一种锂离子电池隔膜纸的生产方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池隔膜纸的生产方法。
背景技术
隔膜作为锂电池产品关键部件之一，其生产和使用在新材料产业界受到国家的高度重视。锂离子电池隔膜是一层多孔的绝缘层，厚度一般为8～40um，在电池中起着防止正极与负极接触，防止短路，并且吸附电池中电解液，确保高的离子导电率，确保在电池发生异常时使电池反应停止，提高电池的安全性能的重要作用。
目前，市场上的锂离子电池隔膜主要以聚乙烯(PE)和聚丙烯（PP）为代表的聚烯烃微孔拉伸膜，但由于聚烯烃制成的拉伸膜的孔隙率、吸液量及比表面能较低，对电解液的亲和性能较差，在100℃以上显示极强的热收缩性，尺寸稳定性差，极易造成电池正负极片接触，发生短路，瞬间产生大量热量致使电池出现起火，***现象，影响动力电池的安全性。因此，如何提供一种既具有优异的电解质吸收性能又具有较高的热稳定性的锂离子电池隔膜，成为本领域亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供具有高润湿性、热稳定性和安全性的一种锂离子电池隔膜纸的生产方法。
本发明采取的技术方案是：一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，其特征在于它包括：A、原料准备：木浆采用针叶木漂白木浆，打浆度在50～60°SR；含α-纤维素量90%以上的溶解浆，打浆度在50～60°SR；纳米纤维素纤度约0.1dtex～0.3dtex；B、分别将上述木浆、溶解浆和纳米纤维素按照1︰1︰3的质量比例混合均匀，将混合均匀的浆料送入流送***，在流送***中的高位箱或流浆箱之前加入聚氧化乙烯，聚氧化乙烯的加入量为浆料质量总和的0.05～0.1%；C、在造纸纸机上进行抄造成形，纸机成型网目为150～200目，上网浓度控制在0.01～0.1wt%，控制纳米纤维素的留着率在90%～95%，定量控制在15～20g/m2；D、经干燥，压光后制得的纳米纤维素锂离子电池隔膜纸，用于锂离子电池隔膜。
进一步，所述的一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，其特征在于将选自碳酸钙、碳化硼、氮化铝、二氧化锆或三氧化二铝中的一种或多种无机颗粒，分散于粘结性树脂中得到涂布液，再将涂布液涂覆于锂离子电池隔膜纸上，在压光机上进行压光处理，得到包含无机涂层的纳米纤维素锂离子电池隔膜，用于锂离子电池隔膜。
进一步，所述的一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，其特征在于粘结性树
脂为丙烯酸树脂或苯丙乳液。
采取本发明，将制备的纳米纤维素锂离子电池隔膜和Celgard2400隔膜、国产pp隔膜分别进行加热后检测隔膜纵向和横向的热收缩率，或是分别检测其吸电解液高度和吸电解液率来考察其润湿性，从附图2和附图3中可以看出，纳米纤维素锂离子电池隔膜纸的热稳定性和润湿性能方面均有了明显的提高；在纳米纤维素锂离子电池隔膜纸的表面进行高亲水性、耐高温性陶瓷涂布，也能提高隔膜的机械性能和耐热性性能，能很好的阻止锂枝晶形成时刺破隔膜，从而增加了安全性。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程图。
图2是本发明的纳米纤维素锂离子电池隔膜纸和Celgard2400隔膜、国产pp隔膜分别进行加热后检测隔膜纵向和横向的热收缩率对比表。
图3是本发明的纳米纤维素锂离子电池隔膜纸和Celgard2400隔膜、国产pp隔膜分别检测其吸电解液高度和吸电解液率来考察其润湿性的对比表。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，它包括如下步骤：
一、原料准备：木浆采用针叶木漂白木浆，用盘磨打浆机将长度约3～5mm木浆纤维经过打浆工艺处理，优选打浆度在50～60°SR左右，木浆的加入有利于纸机抄造性能的需要。含α-纤维素含量在90%以上的溶解浆，用盘磨打浆机经过打浆工艺处理，优选打浆度在50～60°SR，它的加入便于拉纸，可以提高隔膜的抗氧化性。纳米纤维素纤度约0.1dtex～0.3dtex。
二、分别将木浆、溶解浆、纳米纤维素按照1:1:3的质量比例混合均匀，将混合均匀的浆料送入流送***，在流送***中的高位箱或流浆箱之前加入聚氧化乙烯，聚氧化乙烯的加入量为浆料质量总和的0.05～0.1%，
三、采用斜网造纸机抄造，纸机成型网目为150～200目，上网浓度控制在0.01～0.1wt%，白水可以在整个过程中进行循环利用，控制纳米纤维素的留着率在90%～95%左右，定量控制在15～20g/m2,经过斜网成形，压榨，干燥和压光后生产出合格（成纸厚度均匀、孔径分布、孔径大小、孔隙率、透气度符合要求）的锂离子电池隔膜纸，可直接用于锂离子电池隔膜。
四、进一步的为了提高安全性，将选自碳酸钙、碳化硼、氮化铝、二氧化锆或三氧化二铝中的一种或多种无机颗粒，分散于粘结性树脂（具体为丙烯酸树脂或苯丙乳液）中得到涂布液，再将涂布液涂覆于锂离子电池隔膜纸上，在压光机上进行压光处理，得到包含无机涂层的纳米纤维素锂离子电池隔膜，用于锂离子电池隔膜。由于无机涂层提高了隔膜的机械性能和耐热性性能，能很好的阻止锂枝晶形成时刺破隔膜，从而增加了安全性。
五、进行隔膜耐高温性能检测：根据制备的纳米纤维素锂离子电池隔膜和Celgard2400隔膜、国产pp隔膜分别在105℃、120℃、130℃,、140℃、160℃、200℃下加热1h，根据加热前后隔膜纵向和横向尺寸变化，计算出隔膜纵向和横向的热收缩率。对比结果见附图2。
六、根据制备的纳米纤维素锂离子电池隔膜和Celgard2400隔膜、国产pp隔膜分别检测其吸电解液高度和吸电解液率来考察其润湿性，对比结果见附图3。
1、吸电解液高度：隔膜切成15×250mm的试样条夹在试样夹上，垂直进入电解液液中准确至5mm，0.5h记录水爬升高度。
2、吸电解液率：切取5cm×5cm，称量记为m1，浸入电解液液中，0.5h后取出悬挂10min称量记为m2，吸液率为（m2-m1)/m1×100%。

Claims (3)

1.一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，其特征在于它包括：A、原料准备：木浆采用针叶木漂白木浆，打浆度在50～60°SR；含α-纤维素量90%以上的溶解浆，打浆度在50～60°SR；纳米纤维素纤度0.1dtex～0.3dtex；B、分别将上述木浆、溶解浆和纳米纤维素按照1︰1︰3的质量比例混合均匀，将混合均匀的浆料送入流送***，在流送***中的高位箱或流浆箱之前加入聚氧化乙烯，聚氧化乙烯的加入量为浆料质量总和的0.05～0.1%；C、在造纸纸机上进行抄造成形，纸机成型网目为150～200目，上网浓度控制在0.01～0.1wt%，控制纳米纤维素的留着率在90%～95%，定量控制在15～20g/m2；D、经干燥，压光后制得的纳米纤维素锂离子电池隔膜纸，用于锂离子电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，其特征在于将选自碳酸钙、碳化硼、氮化铝、二氧化锆或三氧化二铝中的一种或多种无机颗粒，分散于粘结性树脂中得到涂布液，再将涂布液涂覆于锂离子电池隔膜纸上，在压光机上进行压光处理，得到包含无机涂层的纳米纤维素锂离子电池隔膜，用于锂离子电池隔膜。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池隔膜纸的生产方法，其特征在于粘结性树脂为丙烯酸树脂或苯丙乳液。
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