一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四大材料組成。其中隔膜是置于電池正負(fù)極之間的多微孔薄膜，其使鋰離子可以自由通過(guò)，同時(shí)阻斷正負(fù)極的直接接觸以防止發(fā)生短路。
[0003]而自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能是鋰離子電池隔膜的一種安全保護(hù)性能，是鋰離子電池限制溫度升高及防止短路的有效方法。隔膜的閉孔溫度和熔融破裂溫度是該性能的主要參數(shù)。閉孔溫度是指外部短路或非正常大電流通過(guò)時(shí)所產(chǎn)生的熱量使隔膜微孔閉塞時(shí)的溫度。熔融破裂溫度是指將隔膜加熱，當(dāng)溫度超過(guò)試樣熔點(diǎn)使試樣發(fā)生破裂時(shí)的溫度。由于電池短路使電池內(nèi)部溫度升高，當(dāng)電池隔離膜溫度到達(dá)閉孔溫度時(shí)微孔閉塞阻斷電流通過(guò)，但熱慣性會(huì)使溫度進(jìn)一步上升，有可能達(dá)到熔融破裂溫度而造成隔膜破裂，電池短路。因此，閉孔溫度和熔融破裂溫度相差越大越好，此時(shí)電池的安全性越好。
[0004]但目前商業(yè)化鋰離子電池隔膜采用的聚烯烴微孔膜中，聚乙烯微孔膜的閉孔溫度為130°C?140°C，如果溫度繼續(xù)上升，由于其熔融破裂溫度很低，安全性不夠高，容易發(fā)生爆炸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法。本發(fā)明的一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法，具有工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，所制得的鋰電池隔膜具有很好的散熱性能的特點(diǎn)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法，包括以聚合物納米纖維材料(RaytheonCompany雷神公司，20~30nm)和ES纖維(慈溪豐源化纖有限公司，PE/PP)為原料，依次通過(guò)開松、混合、機(jī)械梳理、熱乳、成卷工藝，制得一種面密度為20?35g/m2的散熱型鋰電池隔膜；其中所述的隔膜中的聚合物納米纖維材料與ES纖維的配比為:3:7或5:5或7:3。
[0007]所述的開松工藝采用Thibeau (法國(guó)Thibeau)的開松機(jī)將聚合物納米纖維材料與ES纖維松解，通過(guò)撕扯使聚合物納米纖維材料與ES纖維變成小塊或束狀；所述的混合工藝是采用Thibeau的多倉(cāng)混棉機(jī)使經(jīng)過(guò)開松工藝后呈小塊或束狀的聚合物納米纖維材料與ES纖維均勾混合；所述的機(jī)械梳理工藝采用Thibeau的梳理機(jī)，進(jìn)一步對(duì)混合工藝后的聚合物納米纖維材料與ES纖維進(jìn)行開松并除雜，將聚合物納米纖維材料與ES纖維進(jìn)一步混合均勻，將塊狀聚合物納米纖維材料與ES纖維梳理成束狀，再梳理成單根纖維狀，最終將纖維梳理成網(wǎng)，其中道夫速度為90?110m/min ;所述的熱乳工藝是采用Thibeau的熱乳機(jī)將梳理成網(wǎng)的纖維網(wǎng)進(jìn)行加固，通過(guò)熱乳輥使ES纖維熔融、冷卻、纏結(jié)，起到加固的作用，其中的熱乳溫度為130?145°C ;所述的成卷工藝是采用Thibeau的卷繞機(jī)將熱乳出來(lái)的鋰電池隔膜卷繞打包。
[0008]所述的聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料是一種中空的納米纖維，其直徑為20-30nm，具有很好的絕緣性，在200°C下，仍具有非常高的可靠性；所述的ES纖維是一種皮芯型復(fù)合雙組分纖維，皮層為PE，其熔點(diǎn)為130°C，芯層為PP，其熔點(diǎn)為165°C，組分比例為50:50，其細(xì)度為 1.3D ?1.5D。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法，以聚合物納米纖維材料與ES纖維為原料，改變?cè)系暮考霸现g的配比，即可得到不同類型的鋰電池隔膜，制得的鋰電池隔膜具有不同的面密度，表現(xiàn)不同的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能；通過(guò)熱乳工藝，制得一種散熱型鋰電池隔膜。當(dāng)鋰電池外部短路或非正常大電流通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，當(dāng)達(dá)到130°C以后其(ES纖維的熔點(diǎn)為130°C)中的ES纖維進(jìn)行熔融閉孔；當(dāng)溫度進(jìn)一步上升，該隔膜中的聚合物納米纖維材料可以有效的將鋰電池中的熱量傳導(dǎo)出去，此時(shí)溫度上升緩慢或不再上升(鋰電池中產(chǎn)生熱量，如果產(chǎn)熱少，聚合物納米纖維材料可以將熱量傳導(dǎo)出去，溫度不會(huì)上升；如果產(chǎn)熱多，但聚合物納米纖維材料傳導(dǎo)熱量是有限度的，不能即時(shí)的將熱量全部傳導(dǎo)出去，溫度會(huì)緩慢上升)，延緩或避免鋰電池隔膜發(fā)生隔膜破裂、電池短路的時(shí)間，起到很好的安全性能；通常在隔膜中聚合物納米纖維材料在200°C時(shí)，還是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生隔膜破裂、電池短路等情況(聚合物納米纖維材料在200°C時(shí)，穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生熔融，所以隔膜不會(huì)破裂，電池不會(huì)短路)；相對(duì)于傳統(tǒng)的聚烯烴類隔膜，該鋰電池隔膜，工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，所制得的鋰電池隔膜具有很好的散熱性能。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
本實(shí)施例的一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法，該隔膜中的聚合物納米纖維材料與ES纖維的配比為3:7。聚合物納米纖維導(dǎo)熱材料的直徑為20nm，ES纖維的細(xì)度為1.3D。首先采用Thibeau的開松機(jī)將聚合物納米纖維材料與ES纖維松解，通過(guò)撕扯使聚合物納米纖維材料與ES纖維變成小塊或束狀；接著采用Thibeau的多倉(cāng)混棉機(jī)使小塊或束狀的聚合物納米纖維材料與ES纖維均勾混合；再采用Thibeau的梳理機(jī)，進(jìn)一步開松聚合物納米纖維材料與ES纖維并除雜、將聚合物納米纖維材料與ES纖維進(jìn)一步混合均勻、將塊狀聚合物納米纖維材料與ES纖維梳理成束狀，再梳理成單根纖維狀、將纖維梳理成網(wǎng)；其中道夫速度為90m/min ;然后采用Thibeau的熱乳機(jī)將梳理出來(lái)的纖網(wǎng)進(jìn)行加固，通過(guò)熱乳輥使ES纖維熔融、冷卻、纏結(jié)，制得面密度為20g/m2的鋰電池隔膜，其中的熱乳溫度為130°C ;最后采用Thibeau的卷繞機(jī)將熱乳出來(lái)的鋰電池隔膜卷繞打包。
[0011]本實(shí)施例的一種散熱型鋰電池隔膜的制備方法，以聚合物納米纖維材料與ES纖維為原料，改變?cè)系暮考霸现g的配比，即可得到不同類型的鋰電池隔膜，制得的鋰電池隔膜具有不同的面密度，表現(xiàn)不同的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能；通過(guò)熱乳工藝，制得一種散熱型鋰電池隔膜。當(dāng)鋰電池外部短路或非正常大電流通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，當(dāng)達(dá)到130°C以后其中的ES纖維進(jìn)行熔融閉孔；當(dāng)溫度進(jìn)一步上升，該隔膜中的聚合物納米纖維材料可以有效的將鋰電池中的熱量傳導(dǎo)出去，此時(shí)溫度上升緩慢或不再上升，延緩或避免鋰電池隔膜發(fā)生隔膜破裂、電池短路的時(shí)間，起到很好的安全性能；通常在隔膜中聚合物納米纖維材料在200°C時(shí)，還是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生隔膜破裂、電池短路等情況；相對(duì)于傳統(tǒng)的聚烯烴類隔膜，該鋰電池隔膜，工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，所制得的鋰電池隔膜具有很好的散熱性能。
[0012]