一種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有孔徑均勻可調(diào)復(fù)合結(jié)構(gòu)膜及制備方法，屬于材料微結(jié)構(gòu)及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]與常用的鉛酸電池、鎳鉻電池、鎳氫電池等二次電池相比，鋰離子二次電池具有:高能量密度、無污染、高電壓、循環(huán)性能高、無記憶效應(yīng)、可快速充電等優(yōu)點(diǎn)。膜是置于電池正負(fù)極之間的多微孔薄膜，可以讓離子在其中自由通過，并同時(shí)隔斷正負(fù)極的直接接觸。它是離子快速交換的通道，以便電池內(nèi)形成循環(huán)回路。在所有電池中，膜均起著至關(guān)重要的作用。膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等鋰離子電池的關(guān)鍵性能，直接影響鋰離子電池的容量、循環(huán)性及安全性，性能優(yōu)異的膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。
[0003]電池膜約占鋰離子電池成本的20?30%。鋰離子電池市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大，必將導(dǎo)致電池膜需求量的不斷增長。然而市場(chǎng)中卻并沒有太多的關(guān)于電池膜的信息，因此改善其性能、延長其使用壽命及降低生產(chǎn)成本這些任務(wù)依然迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有均勻可調(diào)孔尺寸結(jié)構(gòu)膜的制備方法，通過調(diào)節(jié)膜孔尺寸，從而控制膜的孔隙率和孔徑大小，使該膜在電池制備和提高電池性能等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法，包括以下過程:
[0007](I)用拉制光纖法制備具有六方密堆結(jié)構(gòu)的微針模板；
[0008](2)選用1μηι-100μηι厚度的一種聚稀經(jīng)聚合物薄膜或多種聚稀經(jīng)聚合物的混合薄膜，并測(cè)量選用的聚合物薄膜在無孔時(shí)的熔融溫度；
[0009](3)制備聚二甲基硅氧烷層:硅膠彈性固化物和硅橡膠按1:10的比例在燒杯中混合攪拌均勻，在空氣中放置一定時(shí)間至氣泡消除，放入115°C烘箱Ih取出，用刮刀將聚二甲基硅氧烷層刮出；將步驟(2)的聚合物薄膜放置在聚二甲基硅氧烷層上得到壓印膜層;聚二甲基硅氧烷層由于其重力承重均勻性，作為保護(hù)層，可使微針模板熱壓時(shí)能均勻刺入；
[0010](4)將步驟(I)的微針模板和步驟(3)的壓印膜層在測(cè)量的熔融溫度下進(jìn)行熱壓，熱壓1min后，獲得孔徑均勻的多孔膜，將該多孔膜冷卻到室溫后，再經(jīng)熔融溫度下不同時(shí)間熱處理，熱處理溫度為50-200°C，即可得到均勻可調(diào)孔尺寸結(jié)構(gòu)的多孔膜，多孔膜孔徑的可調(diào)范圍為1nm-125μηι0
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有:(1)可獲得具有均勻孔尺寸結(jié)構(gòu)膜；(2)膜的孔形狀、孔徑可以調(diào)節(jié)；(3)制備方法簡(jiǎn)單、成膜質(zhì)量高，模板可多次重復(fù)使用，且成本低廉，工藝簡(jiǎn)單可靠；(4)本發(fā)明的方法可應(yīng)用于鋰離子二次電池、燃料電池、水處理、催化合成和氯堿工業(yè)等多種領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中采用的微針模板掃描電鏡照片；
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中163°C熱壓1min后聚丙烯膜層的掃描電鏡照片；
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中163°C熱壓1min并再次在163°C加熱5min后聚丙烯膜層的掃描電鏡照片；
[0015]圖4是本發(fā)明實(shí)施例3中163°C熱壓1min并再次在163°C加熱1min后聚丙烯膜層的掃描電鏡照片；
[0016]圖5是本發(fā)明實(shí)施例4中163°C熱壓1min并再次在163°C加熱15min后聚丙烯膜層的掃描電鏡照片；
[0017]圖6是本發(fā)明實(shí)施例5中163°C熱壓1min并再次在163°C加熱20min后聚丙烯膜層的掃描電鏡照片；
[0018]圖7是本發(fā)明實(shí)施例6中163°C熱壓1min并再次在163°C加熱25min后聚丙烯膜層的掃描電鏡照片；
[0019]圖8是本發(fā)明實(shí)施例1-6膜孔徑大小與再次在163 °C加熱時(shí)間關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0021]本實(shí)施例中使用的聚合物的膜層，厚度為20μπι，微針模板采用拉制光纖法制備。圖1是微針模板的掃描電鏡照片，可以看到，微針模板大致呈六方密堆結(jié)構(gòu)。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]將熱壓裝置、聚二甲基硅氧烷、微針模板、聚丙烯膜放入烘箱預(yù)熱lOmin，然后在163°C熱壓lOmin，自然冷卻30min，熱壓重量為1699g。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]將熱壓裝置、聚二甲基硅氧烷、微針模板、聚丙烯膜放入烘箱預(yù)熱lOmin，然后在163°C熱壓lOmin，取出模具再次在163°C加熱5min，自然冷卻30min，熱壓重量為1699g。
[0026]實(shí)施例3:
[0027]將熱壓裝置、聚二甲基硅氧烷、微針模板、聚丙烯膜放入烘箱預(yù)熱lOmin，然后在163°C熱壓lOmin，取出模具再次在163°C加熱lOmin，自然冷卻30min，熱壓重量為1699g。
[0028]實(shí)施例4:
[0029]將熱壓裝置、聚二甲基硅氧烷、微針模板、聚丙烯膜放入烘箱預(yù)熱lOmin，然后在163°C熱壓lOmin，取出模具再次在163°C加熱15min，自然冷卻30min，熱壓重量為1699g。
[0030]實(shí)施例5:
[0031]將熱壓裝置、聚二甲基硅氧烷、微針模板、聚丙烯膜放入烘箱預(yù)熱lOmin，然后在163°C熱壓lOmin，取出模具再次在163°C加熱20min，自然冷卻30min，熱壓重量為1699g。
[0032]實(shí)施例6:
[0033]將熱壓裝置、聚二甲基硅氧烷、微針模板、聚丙烯膜放入烘箱預(yù)熱lOmin，然后在163°C熱壓lOmin，取出模具再次在163°C加熱25min，自然冷卻30min，熱壓重量為1699g。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法，其特征在于，包括以下過程: (1)用拉制光纖法制備具有六方密堆結(jié)構(gòu)的微針模板； (2)選用一定厚度的一種聚烯烴聚合物薄膜或多種聚烯烴聚合物的混合薄膜，并測(cè)量選用的聚合物薄膜在無孔時(shí)的熔融溫度； (3)制備聚二甲基硅氧烷層:硅膠彈性固化物和硅橡膠按1:10的比例在燒杯中混合攪拌均勻，在空氣中放置一定時(shí)間至氣泡消除，放入115°C烘箱Ih取出，用刮刀將聚二甲基硅氧烷層刮出;將步驟(2)的聚合物薄膜放置在聚二甲基硅氧烷層上得到壓印膜層； (4)將步驟(I)的微針模板和步驟(3)的壓印膜層在測(cè)量的熔融溫度下進(jìn)行熱壓，熱壓1min后，獲得孔徑均勻的多孔膜，將該多孔膜冷卻到室溫后，再經(jīng)熔融溫度下不同時(shí)間熱處理，即可得到均勻可調(diào)孔尺寸結(jié)構(gòu)的多孔膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，薄膜的厚度為?Μ?-100μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的熱處理溫度為50-200 °C。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法，其特征在于，多孔膜孔徑的可調(diào)范圍為I Onm-12 5μηι。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種孔徑可調(diào)均勻多孔膜的制備方法，包括以下過程：(1)用拉制光纖法制備具有六方密堆結(jié)構(gòu)的微針模板；(2)選用一定厚度的一種聚烯烴聚合物薄膜或多種聚烯烴聚合物的混合薄膜，并測(cè)量選用的聚合物薄膜在無孔時(shí)的熔融溫度；(3)制備聚二甲基硅氧烷層，并將選用的聚合物薄膜放置在聚二甲基硅氧烷層上得到壓印膜層；(4)將微針模板和壓印膜層在測(cè)量的熔融溫度下進(jìn)行熱壓，熱壓10min后，獲得孔徑均勻的多孔膜，將該多孔膜冷卻到室溫后，再經(jīng)熔融溫度下不同時(shí)間熱處理，即可得到均勻可調(diào)孔尺寸結(jié)構(gòu)的多孔膜。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單、成膜質(zhì)量高，可應(yīng)用于鋰離子二次電池、燃料電池、水處理、催化合成和氯堿工業(yè)等多種領(lǐng)域。
【IPC分類】B29D7/01
【公開號(hào)】CN105666902
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610025293
【發(fā)明人】唐月鋒, 葛宇, 秦燦燦, 吳同富
【申請(qǐng)人】南京大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日