一种超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法。
【背景技术】
[0002]目前，锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质、隔膜及电池外壳包装材料组成。在锂离子电池中，隔膜具有两个作用:一是将电池的正负极分隔开，防止两极接触而短路；二是使电解质中的锂离子通过。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻，直接影响到电池的容量、循环性能及安全性。
[0003]由于超高分子量聚乙烯微孔膜有很强的抗外力穿刺的能力，其作为锂电池隔膜使用时能降低锂电池的短路率，从而提高锂电池的安全性。但现有技术方案所制备的超高分子量聚乙烯微孔膜仍存在孔隙率低、充放电容量低等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，通过该方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有较高的孔隙率、较高的充放电容量以及良好的循环性能。
[0005]一种超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，所述方法包括:
[0006]将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上；
[0007]利用所述静电喷涂装置以预先配制的聚合物喷涂液对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理；
[0008]通过控制喷涂时间来控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米颗粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。
[0009]所述超高分子量聚乙烯微孔膜为采用热致相分离法制备的聚乙烯分子量为80万?1000万的聚乙烯微孔膜。
[0010]所述预先配制的聚合物喷涂液具体包括:
[0011]将特定的聚合物溶解于溶剂配制得到的聚合物喷涂液，所述聚合物喷涂液的质量浓度为0.1-15%。
[0012]所述聚合物喷涂液的质量浓度优选为:3%。
[0013]所述特定的聚合物包括:能溶解于溶剂的由静电喷涂得到的纳米至微米颗粒的高分子材料。
[0014]所述特定的聚合物包括:聚偏氟乙烯，聚丙烯晴或聚丙烯。
[0015]制备所述聚合物喷涂液所采用的溶剂包括:丙酮、N, N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、甲醇和水中的一种或任意几种。
[0016]制备所述聚合物喷涂液所采用的溶剂优选为:由丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺按照3:2的质量比配制而成。
[0017]在对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理的过程中:
[0018]喷涂电压为0.l_30kV，接收距离为15 Cm。
[0019]所述喷涂电压优选为21kV。
[0020]由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过该方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有较高的孔隙率、较高的充放电容量以及良好的循环性能。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0022]图1为本发明实施例所提供超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法流程示意图；
[0023]图2为按照本发明所举实例改性得到的超高分子量聚乙烯微孔膜在锂电池中的放电容量曲线示意图；
[0024]图3为按照本发明所举实例改性得到的超高分子量聚乙烯微孔膜在锂电池中的循环稳定性曲线示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0026]下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法流程示意图，所述方法包括:
[0027]步骤11:将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上；
[0028]在该步骤中，超高分子量聚乙烯微孔膜为采用热致相分离法制备的聚乙烯分子量为80万?1000万的聚乙烯微孔膜。
[0029]步骤12:利用所述静电喷涂装置以预先配制的聚合物喷涂液对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理；
[0030]在该步骤中，该预先配制的聚合物喷涂液具体包括:
[0031]将特定的聚合物溶解于溶剂配制得到的聚合物喷涂液，所述聚合物喷涂液的质量浓度为0.1_15%，优选质量浓度为3%。
[0032]所述特定的聚合物包括:能溶解于溶剂的由静电喷涂得到的纳米至微米颗粒的高分子材料。
[0033]在具体实现中，该聚合物可以为聚偏氟乙烯PVDF，聚丙烯晴或聚丙烯等高分子聚合物、高分子共聚合物。
[0034]另外，上述制备所述聚合物喷涂液所采用的溶剂可以包括:丙酮、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、甲醇和水中的一种或任意几种。
[0035]优选溶剂为:由丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺按照3:2的质量比配制而成。
[0036]步骤13:通过控制喷涂时间来控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米颗粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。
[0037]在对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理的过程中:喷涂电压为0.l_30kV，接收距离为15 cm。
[0038]进一步的，优选喷涂电压为21kV。
[0039]上述静电喷涂装置的工作原理为:根据电泳的物理现象，以被涂物作为阳极，一般情况下接地；涂料雾化机构作为阴极，接上电源负高压，这样在两极就形成了高压静电场；由于在阴极产生电晕放电，可使喷出涂料介质带电，并进一步雾化。按照“同性相斥，异性相吸“的原理，已带电的涂料介质受电场力作用，沿电力线定向地流向带正电的被涂物表面，就可中和沉淀成一层均匀、附着牢固的薄膜。
[0040]下面结合具体实例对本发明的制备方法进行详细的描述:
[0041]实施例1、称量0.31gPVDF粉末作为聚合物，溶剂体系按丙酮:DMF(N，N-二甲基甲酰胺)=3:2质量比例配制，得到质量浓度为3%的PVDF溶液；
[0042]利用溶液静电喷涂装置，纺丝电压21kV，接收距离为15 cm ;将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上，利用配好的PVDF溶液进行喷涂；
[0043]同时，控制PVDF的喷涂时间为2min，得到的微孔膜可作为锂电池隔膜。
[0044]实施例2、称量0.3IgPVDF粉末作为聚合物，溶剂体系按丙酮:DMF(N，N- 二甲基甲酰胺)=3:2质量比例配制，得到质量浓度为3%的PVDF溶液；
[0045]利用溶液静电喷涂装置，纺丝电压21kV，接收距离为15 cm ;将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上，利用配好的PVDF溶液进行喷涂；
[0046]同时，控制PVDF的喷涂时间为4min，得到的微孔膜可作为锂电池隔膜。
[0047]实施例3、称量0.3IgPVDF粉末作为聚合物，溶剂体系按丙酮:DMF(N，N- 二甲基甲酰胺)=3:2质量比例配制，得到质量浓度为3%的PVDF溶液；
[0048]利用溶液静电喷涂装置，纺丝电压21kV，接收距离为15 cm ;将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上，利用配好的PVDF溶液进行喷涂；
[0049]同时，控制PVDF的喷涂时间为6min，得到的微孔膜可作为锂电池隔膜。
[0050]如图2所示为按照本发明所举三个实例改性得到的超高分子量聚乙烯微孔膜在锂电池中的放电容量曲线示意图；如图3所示为该微孔膜在锂电池中的循环稳定性曲线示意图，由图2和3可知:在控制PVDF的喷涂时间分别为2min、4min和6min时所得到的微孔膜的性能曲线，较之没有改性的微孔膜的性能曲线，在放电容量和循环稳定性方面更加的优异。
[0051]综上所述，通过本发明实施例所提供的方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有较高的孔隙率、较高的充放电容量以及良好的循环性能等优点；高孔隙率有利于锂离子在正负极间自由穿过，微孔膜的小尺寸孔径能起到隔离正负极的作用，组装成锂离子电池后充放电容量较高，循环稳定性良好，使锂电池的循环性能提高，使用寿命延长。
[0052]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述方法包括: 将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上； 利用所述静电喷涂装置以预先配制的聚合物喷涂液对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理； 通过控制喷涂时间来控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米颗粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。
2.根据权利要求1所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 所述超高分子量聚乙烯微孔膜为采用热致相分离法制备的聚乙烯分子量为80万?1000万的聚乙烯微孔膜。
3.根据权利要求1所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述预先配制的聚合物喷涂液具体包括: 将特定的聚合物溶解于溶剂配制得到的聚合物喷涂液，所述聚合物喷涂液的质量浓度为 0.1-15%。
4.根据权利要求3所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述聚合物喷涂液的质量浓度优选为:3%。
5.根据权利要求3所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 所述特定的聚合物包括:能溶解于溶剂的由静电喷涂得到的纳米至微米颗粒的高分子材料。
6.根据权利要求3或5所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述特定的聚合物包括:聚偏氟乙烯，聚丙烯晴或聚丙烯。
7.根据权利要求3所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 制备所述聚合物喷涂液所采用的溶剂包括:丙酮、N, N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、甲醇和水中的一种或任意几种。
8.根据权利要求3或7所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于， 制备所述聚合物喷涂液所采用的溶剂优选为:由丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺按照3:2的质量比配制而成。
9.根据权利要求1所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，在对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理的过程中: 喷涂电压为0.l_30kV，接收距离为15 cm。
10.根据权利要求9所述超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，其特征在于，所述喷涂电压优选为21kV。
【专利摘要】本发明公开了一种超高分子量聚乙烯微孔膜的改性方法，首先将超高分子量聚乙烯微孔膜平铺在静电喷涂装置的接收台上；利用所述静电喷涂装置以预先配制的聚合物喷涂液对所述超高分子量聚乙烯微孔膜进行聚合物喷涂处理；通过控制喷涂时间来控制所述超高分子量聚乙烯微孔膜表面微米颗粒的量，得到改性后的超高分子量聚乙烯微孔膜。通过该方法改性的超高分子量聚乙烯微孔膜具有较高的孔隙率、较高的充放电容量以及良好的循环性能。
【IPC分类】H01M2-16
【公开号】CN104600232
【申请号】CN201510012834
【发明人】刘太奇, 赵云腾, 高宁, 张晓玲
【申请人】北京石油化工学院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月9日