本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种耐高温锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术：
锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长和电压高等优异的电性能而获得了迅速的发展，目前已经广泛应用于手机、便携式电脑、照相机、摄像机、电动汽车等领域，而且应用领域仍在不断扩展之中。锂离子电池由正负极、电解质和隔膜组成。隔膜是锂离子电池的关键内层组件之一，主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。
由于隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池使用的安全性能，故锂电池制造对隔膜材料产品要求极高，如厚度、表面密度、力学性能等这些都有很高的要求。
现有的，锂离子电池隔膜材料主要为聚烯烃隔膜如单层聚丙烯(pp)微孔膜、单层聚乙烯(pe)微孔膜以及三层pp/pe/pp复合膜，该类隔膜制备方法主要为干法拉伸致孔法和湿法相分离法。聚烯烃隔膜弊端在于：一、聚烯烃隔膜受热时易收缩，会造成隔膜尺寸不稳定，正负极直接接触而短路；二、闭孔温度和破膜温度较低，当发生电池刺穿等状况时，电池内部大量放热，导致隔膜完全融化收缩，电池短路产生高温直至电池解体或爆炸。这些弊端是由聚烯烃材料自身特性所决定的，pe熔点为128～135℃，pp熔点为150～166℃。三、制作工艺复杂，成本高，抗压性能低等缺点。另外，目前市场上的隔膜都单纯的起到简单的隔离作用，在相同的孔径下，其对锂离子电导率的提高没有任何的帮助。
技术实现要素：
本发明提出一种耐高温锂电池隔膜，该电池隔膜具有高孔隙率与低厚度的优点，还有较好的低温离子电导率。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种耐高温锂电池隔膜，包括以下重量份数的组分：
聚酯多元醇10～20份、聚醚多元醇25～35份、纳米氧化锆1～3份、氧化石墨烯0.6～2.4份、柠檬酸2～6份、发泡剂0.5～1份、催化剂0.5～1份、稳定剂0.5～1份及异氰酸酯30～36份；所述聚醚多元醇为官能度为2-3的聚醚多元醇，所述异氰酸酯为官能度为2-3的异氰酸酯。
优选地，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇。
优选地，所述发泡剂为所述发泡剂为水、正戊烷和二氧化碳的混合物。
优选地，所述催化剂为固氨。
优选地，所述稳定剂为硅油。
优选地，所述异氰酸酯选自甲苯异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。
本发明的另一个目的是提供一种耐高温锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量配比称取聚酯多元醇、聚醚多元醇、纳米氧化锆、氧化石墨烯、柠檬酸、发泡剂、催化剂与稳定剂倒入搅拌设备，混合均匀，得到混合物a；
2)按照重量配比称取异氰酸酯，将混合物a与异氰酸酯分别投入到聚氨酯发泡剂的a料缸与b料缸中，经聚氨酯发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型；
3)将步骤2)发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型即可。
优选地，所述耐高温锂电池隔膜的厚度在8～40μm，孔隙率为76～81％。
优选地，所述聚氨酯发泡机a料泵转速460～560转/分钟，b料泵转速350～450转；搅拌转速1600～2000转/分钟；注料200～3100克/秒；模具温度40～50度；发泡时间7～10分钟。
本发明的有益效果：
本发明的耐高温锂电池隔膜是在借鉴前任成功经验的基础上，采用聚酯多元醇、聚醚多元醇与异氰酸酯来制备隔膜的同时，加入纳米氧化锆、氧化石墨烯与柠檬酸作为添加剂，不仅提高耐高温性能，还提高了低温离子电导率，解决了传统隔膜都单纯的起到简单的隔离作用而不能起到促进导电效果。
具体实施方式
实施例1
一种耐高温锂电池隔膜，包括以下重量份数的组分：
聚碳酸酯二醇16份、聚醚多元醇30份、纳米氧化锆2份、氧化石墨烯1.8份、柠檬酸4份、发泡剂0.8份、固氨0.7份、硅油0.7份及甲苯异氰酸酯33份；聚醚多元醇为官能度为2的聚醚多元醇，发泡剂为水、正戊烷和二氧化碳的混合物。
耐高温锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量配比称取聚碳酸酯二醇、聚醚多元醇、纳米氧化锆、氧化石墨烯、柠檬酸、发泡剂、固氨与稳定剂倒入搅拌设备，混合均匀，得到混合物a；
2)按照重量配比称取甲苯异氰酸酯，将混合物a与甲苯异氰酸酯分别投入到聚氨酯发泡剂的a料缸与b料缸中，经聚氨酯发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型；聚氨酯发泡机a料泵转速500转/分钟，b料泵转速410转；搅拌转速1800转/分钟；注料1300克/秒；模具温度45度；发泡时间8分钟。
3)将步骤2)发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型即可。
耐高温锂电池隔膜的厚度在16μm，孔隙率为78％，空气渗透率28sec/100cc，抗压回弹率在95％以上，-15℃的电导率为1.5×10-3s/cm。
实施例2
一种耐高温锂电池隔膜，包括以下重量份数的组分：
聚碳酸酯二醇10份、聚醚多元醇35份、纳米氧化锆1份、氧化石墨烯0.6份、柠檬酸2份、发泡剂0.5份、固氨0.5份、硅油0.5份及二苯基甲烷二异氰酸酯30份；聚醚多元醇为官能度为3的聚醚多元醇，发泡剂为水、正戊烷和二氧化碳的混合物。
耐高温锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量配比称取聚碳酸酯二醇、聚醚多元醇、纳米氧化锆、氧化石墨烯、柠檬酸、发泡剂、固氨与稳定剂倒入搅拌设备，混合均匀，得到混合物a；
2)按照重量配比称取二苯基甲烷二异氰酸酯，将混合物a与二苯基甲烷二异氰酸酯分别投入到聚氨酯发泡剂的a料缸与b料缸中，经聚氨酯发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型；聚氨酯发泡机a料泵转速460转/分钟，b料泵转速450转；搅拌转速1600转/分钟；注料200克/秒；模具温度40度；发泡时间10分钟。
3)将步骤2)发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型即可。
耐高温锂电池隔膜的厚度在8μm，孔隙率为76％，空气渗透率25sec/100cc，抗压回弹率在95％以上，-15℃的电导率为1.1×10-3s/cm。
实施例3
一种耐高温锂电池隔膜，包括以下重量份数的组分：
聚碳酸酯二醇20份、聚醚多元醇25份、纳米氧化锆3份、氧化石墨烯2.4份、柠檬酸6份、发泡剂1份、固氨1份、硅油1份及异氰酸酯36份；聚醚多元醇为官能度为2的聚醚多元醇，异氰酸酯为甲苯异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯，发泡剂为水、正戊烷和二氧化碳的混合物。
耐高温锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量配比称取聚碳酸酯二醇、聚醚多元醇、纳米氧化锆、氧化石墨烯、柠檬酸、发泡剂、固氨与硅油倒入搅拌设备，混合均匀，得到混合物a；
2)按照重量配比称取异氰酸酯，将混合物a与异氰酸酯分别投入到聚氨酯发泡剂的a料缸与b料缸中，经聚氨酯发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型；聚氨酯发泡机a料泵转速560转/分钟，b料泵转速350转；搅拌转速2000转/分钟；注料3100克/秒；模具温度50度；发泡时间7分钟。
3)将步骤2)发泡成型的块状产品放置在特制的泡沫平切机上，按厚度要求切片，再将片材按大小规格要求冲压成型即可。
耐高温锂电池隔膜的厚度在40μm，孔隙率为81％，空气渗透率33sec/100cc，抗压回弹率在95％以上，-15℃的电导率为2.1×10-3s/cm。
对比例1
一种锂电池隔膜，包括以下重量份数的组分：
聚醚多元醇46份、氧化石墨烯1.8份、柠檬酸4份、发泡剂0.8份、固氨0.7份、硅油0.7份及甲苯异氰酸酯35份；聚醚多元醇为官能度为2的聚醚多元醇，发泡剂为水、正戊烷和二氧化碳的混合物。
制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于各组分的含量。
该锂电池隔膜的厚度在20μm，孔隙率为67％，空气渗透率21sec/100cc，抗压回弹率在90％以上，-15℃的电导率为1.2×10-3s/cm。
对比例2
一种锂电池隔膜，包括以下重量份数的组分：
聚碳酸酯二醇10份、聚醚多元醇35份、纳米氧化锆1.6份、发泡剂0.5份、固氨0.5份、硅油0.5份及二苯基甲烷二异氰酸酯32份；聚醚多元醇为官能度为3的聚醚多元醇，发泡剂为水、正戊烷和二氧化碳的混合物。
制备方法与实施例2基本相同，不同之处在于各组分的含量。
锂电池隔膜的厚度在10μm，孔隙率为73％，空气渗透率23sec/100cc，抗压回弹率在93％以上，-15℃的电导率为2.6×10-4s/cm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。