[go: up one dir, main page]

CN109065816A - 一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途 - Google Patents

一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途 Download PDF

Info

Publication number
CN109065816A
CN109065816A CN201810922771.4A CN201810922771A CN109065816A CN 109065816 A CN109065816 A CN 109065816A CN 201810922771 A CN201810922771 A CN 201810922771A CN 109065816 A CN109065816 A CN 109065816A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyurethane
nano material
diaphragm
composite diaphragm
mixed solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810922771.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张平
蒋运鸿
丁燕怀
杨忠美
邓超华
刘行
李峰
孙金磊
鲁才
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiangtan University
Original Assignee
Xiangtan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiangtan University filed Critical Xiangtan University
Priority to CN201810922771.4A priority Critical patent/CN109065816A/zh
Publication of CN109065816A publication Critical patent/CN109065816A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯‑纳米材料复合隔膜及制备方法及用途，所述聚氨酯/纳米材料复合隔膜由纳米材料填充聚氨酯溶液后凝固而成。聚氨酯/纳米材料复合隔膜的厚度为20～200μm，孔隙率为30％～80％。本发明的优点为：一是聚氨酯/纳米材料复合薄膜制备方法简单，制备环境温和且制备工艺绿色环保；二是可以有效调控填充纳米材料的含量，以解决其热关闭和阻燃等安全性问题；三是与需要特殊造孔剂和剥离剂来制备隔膜的方法相比，本发明只需要普通无机盐或溶剂添加比例即可调控其孔隙率，并且孔径小，具有较高的离子穿透性以及电化学稳定性；四是由于聚氨酯和纳米材料本身的机械性能比较优异，可有效防止储能装置短路和枝晶穿刺。

Description

一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法及用途，属于新能源材料技术领域。
背景技术
近年来,锂离子电池是迅速发展起来的新化学电源体系，与传统的镍镉或镍氢电池相比，它具有高能量密度、无记忆效应、长循环寿命和较快的充、放电等优点。可广泛用于各种便携式电子产品如：手机、相机、笔记本电脑等需要充电电池的产品，还可作为电动汽车和混合动力车所需的动力电源等。通常，储能器件主要由电极、电解质、隔膜及电池外壳包装材料组成。电池隔膜作为电池的重要组成部分，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性等特性，其物理、化学以及机械性能决定了电池的界面特性、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全等特性，性能好的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜用于高能量电池，重要的是电池中的电流回路必须在一旦出现电池故障和伴随过热时予以中断，避免因电池继续升温造成隔膜熔融而发生电池大面积内部短路，以致起火甚至爆炸而摧毁电池。因此，通过改进锂离子电池隔膜的性能提高锂离子电池的安全性受到了越来越多的关注，各种各样的锂离子电池隔膜层出不穷。目前，二次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。目前常用的电容器隔膜有聚丙烯隔膜和纤维素隔膜两大类。这些材料热稳定性差，孔隙率低而且吸液性能差。一方面导致电容器的电化学性能不理想，另一方面导致其高温工作容易发生危险。
中国专利公开号为CN105591056A，公开日期为2016年5月18日，发明名称为“一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜及其制备方法”，将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜，将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜。该发明隔膜虽然成孔均匀，但该隔膜由于有熔融、辊铸、退火和拉伸等工艺的存在，其操作繁琐和耗能，且耐温性能不好；中国专利公开号为CN104037377A，公开日期为2014年9月10日，发明名称为“锂电池隔膜的制备方法”，采用静电纺丝法先制备好mLLDPE无纺纤维，再同样采用静电纺丝法于mLLDPE无纺纤维得到PVDF膜，复合既得锂电隔膜。该方法的虽然有其优点，但采用两次静电纺丝法，操作成本高，效率低，不利于产业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法及用途。
本发明的技术方案是，一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜，所述聚氨酯/纳米材料复合隔膜由纳米材料填充聚氨酯溶液后凝固而成；聚氨酯/纳米材料复合隔膜的厚度为20～200μm，孔隙率为30％～80％。
所述纳米材料为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌或石墨烯无机纳米材料。
所述纳米材料为一维、二维或三维纳米材料，尺寸为1～500nm。
所述聚氨酯-纳米材料复合隔膜中纳米材料所占的比例为0～80％。
一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法：
(a)取聚氨酯原料溶解在易挥发的有机溶剂中，制成凝胶状前驱体，其中聚氨酯与有机溶剂的质量比控制在1:60～1:5；
(b)在快速搅拌的条件下，向凝胶状前驱体中添加无机纳米材料和可溶性无机盐，继续搅拌30～60min，得到混合溶液，其中可溶性盐和聚氨酯原料的质量比控制在0～1:1，搅拌速度控制在50～500r/min；
(c)将得到的混合溶液超声处理1～3h，得到均匀混合溶液，超声频率控制在45KHz～80KHz；
(d)将得到的均匀混合溶液在表面光滑的器皿上铺膜，之后将器皿均匀缓慢至于去离子水中，待固化成膜后，剥离，用去离子水洗涤，除去可溶性无机盐，放置于烘箱中干燥，得到聚氨酯-纳米材料复合隔膜。
所述聚氨酯原料为聚氨酯粉末或聚氨酯透明颗粒中的一种。
所述易挥发的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或丙酮中的一种或两种。
所述可溶性无机盐为氯化钠、氯化铁或氯化铜中的一种或两种。
所述的表面光滑的器皿为玻璃板、金属板或塑料板。
一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的用途：用于电池隔膜或电容器隔膜。
本发明是将无机纳米材料均匀分散在溶解了无机盐的聚氨酯前驱体溶液中，并在表面光滑的器皿上铺膜，利用聚氨酯遇水固化的特性成膜。由于聚氨酯本身结构稳定，机械性能优异，在其基础上添加无机纳米材料制备的隔膜，不仅保留了其结构稳定和机械性能优异的特性，而且提高了其亲水亲油和高温稳定的性能，提高了电池的安全性能，无机纳米材料还有很好的耐化学腐蚀性、耐高电压性和绝缘性，也都极大的提高了电池的安全性。由于前驱体添加了可溶性无机盐，除去无机盐之后，使得隔膜的孔隙率较高，吸液率较高。与现有技术相比，本发明的优点为：一是聚氨酯/纳米材料复合薄膜制备方法简单，制备环境温和且制备工艺绿色环保；二是可以有效调控填充纳米材料的含量，以解决其热关闭和阻燃等安全性问题；三是与需要特殊造孔剂和剥离剂来制备隔膜的方法相比，本发明只需要普通无机盐或溶剂添加比例即可调控其孔隙率，并且孔径小，具有较高的离子穿透性以及电化学稳定性；四是由于聚氨酯和纳米材料本身的机械性能比较优异，可有效防止储能装置短路和枝晶穿刺。
附图说明
图1为本发明复合隔膜表面的SEM扫描图。
图2为本发明聚氨酯-二氧化硅复合隔膜的数码图像。
图3为本发明聚氨酯-石墨烯隔膜的数码图像。
图4为本发明复合隔膜在电池应用中的循环效果图。
图5为本发明复合隔膜在电池应用中的倍率效果图。
图6为本发明复合隔膜在电容器应用中的循环效果图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜，所述聚氨酯/纳米材料复合隔膜由纳米材料填充聚氨酯溶液后凝固而成。聚氨酯/纳米材料复合隔膜的厚度为20～200μm，孔隙率为30％～80％。
所述纳米材料为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌或石墨烯无机纳米材料。
所述纳米材料为一维、二维或三维纳米材料，尺寸为1～500nm。
所述聚氨酯-纳米材料复合隔膜中纳米材料所占的比例为0～80％。
一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法：
实施例1
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例2
a取0.3g聚氨酯原料溶解在20mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例3
a取0.3g聚氨酯原料溶解在20mL四氢呋喃溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例4
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL丙酮的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例5
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL丙酮和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例6
a取0.3g聚氨酯原料溶解在20mL丙酮溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例7
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化钛和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化钛复合隔膜。
实施例8
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级氧化锌和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米氧化锌复合隔膜。
实施例9
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g石墨烯和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-石墨烯复合隔膜。
实施例10
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化钠，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化钠，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例11
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铜，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铜，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例12
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的钢板上铺膜，之后将钢板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例13
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的铝板上铺膜，之后将铝板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例14
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的铜板上铺膜，之后将铜板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例15
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的聚四氟乙烯板上铺膜，之后将聚四氟乙烯板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例16
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的聚丙烯板上铺膜，之后将聚丙烯板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例17
a取0.2g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.3g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例18
a取0.3g聚氨酯原料溶解在10mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL四氢呋喃的混合溶液中，制成凝胶状前驱体；
b在300r/min的搅拌条件下，向凝胶状前驱体中添加0.3g纳米级二氧化硅和0.6g氯化铁，添加完成后，继续搅拌30min，得到混合溶液；
c将得到的混合溶液在频率为45KHz的条件下超声2h，得到均匀混合溶液；
d将得到的均匀混合溶液在表面光滑的玻璃板上铺膜，之后将玻璃板均匀缓慢至于去离子水中，待聚氨酯固化，剥离复合膜并用去离子水洗涤5次，除去氯化铁，之后放置于烘箱中干燥，即得聚氨酯-纳米二氧化硅复合隔膜。
实施例19
以LiFePO4和金属锂为正、负极，本发明所制备的复合隔膜与卡尔格德(Celgard)公司生产的商业隔膜作为电池隔膜，1M LiPF6的EC/EMC溶液(质量比为1:1)为电解液组装电池，进行充放电测试，循环性能如图4所示，倍率性能如图5所示。采用本发明复合隔膜作为电池隔膜，其放电比容量、循环性能均优于卡尔格德公司生产的商业隔膜。
实施例20
用活性炭为活性材料组装电极片，本发明所制备的复合隔膜和商业聚丙烯微孔膜作为电容器隔膜，1.5M NaOH溶液为电解液组装电容器，进行充放电测试，循环性能如图6所示。采用本发明复合隔膜作为电池隔膜，其容量和循环性能均优于商业的聚丙烯微孔膜。

Claims (10)

1.一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜，其特征在于：所述聚氨酯/纳米材料复合隔膜由纳米材料填充聚氨酯溶液后凝固而成；聚氨酯/纳米材料复合隔膜的厚度为20～200μm，孔隙率为30％～80％。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜，其特征在于：所述纳米材料为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌或石墨烯无机纳米材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜，其特征在于：所述无机纳米材料为一维、二维或三维纳米材料，尺寸为1～500nm。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜，其特征在于：所述聚氨酯-纳米材料复合隔膜中无机纳米材料所占的比例为0～80％。
5.一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法，其特征在于：
(a)取聚氨酯原料溶解在易挥发的有机溶剂中，制成凝胶状前驱体，其中聚氨酯与有机溶剂的质量比控制在1:60～1:5；
(b)在快速搅拌的条件下，向凝胶状前驱体中添加无机纳米材料和可溶性无机盐，继续搅拌30～60min，得到混合溶液，其中可溶性盐聚氨酯原料的质量比控制在0～1:1，搅拌速度控制在50～500r/min；
(c)将得到的混合溶液超声处理1～3h，得到均匀混合溶液，超声频率控制在45KHz～80KHz；
(d)将得到的均匀混合溶液在表面光滑的器皿上铺膜，将器皿均匀缓慢至于去离子水中，固化成膜后，剥离，用去离子水洗涤，除去可溶性无机盐，放置于烘箱中干燥，得到聚氨酯-纳米材料复合隔膜。
6.根据权利要求5所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯原料为聚氨酯粉末或聚氨酯透明颗粒中的一种。
7.根据权利要求5所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述易挥发的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或丙酮中的一种或两种。
8.根据权利要求5所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述可溶性无机盐为氯化钠、氯化铁或氯化铜中的一种或两种。
9.根据权利要求5所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述的表面光滑的器皿为玻璃板、金属板或塑料板。
10.根据权利要求1所述的一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜的用途，其特征在于：用于电池隔膜或电容器隔膜。
CN201810922771.4A 2018-08-14 2018-08-14 一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途 Pending CN109065816A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810922771.4A CN109065816A (zh) 2018-08-14 2018-08-14 一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810922771.4A CN109065816A (zh) 2018-08-14 2018-08-14 一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109065816A true CN109065816A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64683918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810922771.4A Pending CN109065816A (zh) 2018-08-14 2018-08-14 一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109065816A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326821A (zh) * 2018-09-14 2019-02-12 湘潭大学 一种纳米材料修饰橡胶-凝胶电解质薄膜及制备方法及用途
CN109786624A (zh) * 2019-01-16 2019-05-21 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种离子电池多孔隔膜的制备方法和离子电池
CN112076631A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 厦门大学 一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜及其应用
CN114447522A (zh) * 2021-12-30 2022-05-06 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 一种聚氨酯隔膜及其制备方法与应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1479392A (zh) * 2003-01-22 2004-03-03 �Ϻ���ͨ��ѧ 一种用于锂二次电池的复合聚合物隔膜及其制备技术
CN102728249A (zh) * 2012-07-22 2012-10-17 天津工业大学 一种聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法
CN103515561A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 安炬科技股份有限公司 电化学装置隔离膜及其制备方法
CN103917569A (zh) * 2011-10-28 2014-07-09 路博润高级材料公司 用于电化学电池的聚氨酯基隔膜和/或分隔体
CN104953072A (zh) * 2015-07-24 2015-09-30 中南大学 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN104953071A (zh) * 2015-07-24 2015-09-30 中南大学 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN105118946A (zh) * 2015-09-13 2015-12-02 中南大学 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN105720224A (zh) * 2016-03-28 2016-06-29 北京理工大学 一种新型纳米纤维素改良的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN106079497A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 昆山华富新材料股份有限公司 盐析法制备聚氨酯微孔薄膜的方法
CN106876639A (zh) * 2015-12-13 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于金属锂二次电池的复合膜及其制备和应用
CN108273144A (zh) * 2018-03-13 2018-07-13 深圳迈德科技有限公司 一种载药涂层及制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1479392A (zh) * 2003-01-22 2004-03-03 �Ϻ���ͨ��ѧ 一种用于锂二次电池的复合聚合物隔膜及其制备技术
CN103917569A (zh) * 2011-10-28 2014-07-09 路博润高级材料公司 用于电化学电池的聚氨酯基隔膜和/或分隔体
CN103515561A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 安炬科技股份有限公司 电化学装置隔离膜及其制备方法
CN102728249A (zh) * 2012-07-22 2012-10-17 天津工业大学 一种聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法
CN104953072A (zh) * 2015-07-24 2015-09-30 中南大学 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN104953071A (zh) * 2015-07-24 2015-09-30 中南大学 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN105118946A (zh) * 2015-09-13 2015-12-02 中南大学 一种锂离子电池隔膜的制备方法
CN106876639A (zh) * 2015-12-13 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于金属锂二次电池的复合膜及其制备和应用
CN105720224A (zh) * 2016-03-28 2016-06-29 北京理工大学 一种新型纳米纤维素改良的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN106079497A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 昆山华富新材料股份有限公司 盐析法制备聚氨酯微孔薄膜的方法
CN108273144A (zh) * 2018-03-13 2018-07-13 深圳迈德科技有限公司 一种载药涂层及制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326821A (zh) * 2018-09-14 2019-02-12 湘潭大学 一种纳米材料修饰橡胶-凝胶电解质薄膜及制备方法及用途
CN109786624A (zh) * 2019-01-16 2019-05-21 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种离子电池多孔隔膜的制备方法和离子电池
CN112076631A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 厦门大学 一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜及其应用
CN114447522A (zh) * 2021-12-30 2022-05-06 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 一种聚氨酯隔膜及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6840396B2 (ja) 改質のセラミックセパレータ複合体及びその製造方法
CN109148789B (zh) 隔膜及其制备方法以及使用隔膜的锂离子电池
CN102969471B (zh) 一种耐高温聚芳砜酰胺基锂离子电池隔膜
CN105375035B (zh) 一种集流体，其制备方法以及含有该集流体的锂离子电池
CN104916802B (zh) 一种复合隔膜及其应用
CN110783559B (zh) 一种改性负极材料及其制备方法和用途
CN110556586A (zh) 一种聚合有机无机复合固体电解质及原位组装全固态电池
Wang et al. Effect of different contents of organic-inorganic hybrid particles poly (methyl methacrylate) ZrO2 on the properties of poly (vinylidene fluoride-hexafluoroprolene)-based composite gel polymer electrolytes
CN103441300A (zh) 含有天然高分子材料的凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用
CN105070868A (zh) 一种多巴胺改性陶瓷复合隔膜及其应用
CN101710614A (zh) 介孔纳米粒子改性锂电池隔膜
CN103199301A (zh) 基于固态聚合物电解质的复合凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用
CN104650375B (zh) 一种复合聚合物电解质膜的制备方法
CN106784558A (zh) 以气凝胶为粉体的陶瓷隔膜及其在锂离子电池中的应用
CN104064713A (zh) 一种复合隔膜及其制备方法与应用
CN109065816A (zh) 一种聚氨酯-纳米材料复合隔膜及制备方法及用途
CN107240720B (zh) 一种改性碳纳米管掺杂固体聚合物电解质的制备方法
CN106654125A (zh) 通过多巴胺复合粘结剂制备改性陶瓷隔膜的方法及其应用
CN104600357A (zh) 聚合物复合材料固态电解质及其制备方法
Liu et al. An enhanced poly (vinylidene fluoride) matrix separator with high density polyethylene for good performance lithium ion batteries
CN108598568A (zh) 改善正极/电解质界面稳定性的凝胶电解质及其制备方法
CN114300741B (zh) 用于制备热固型pan基复合固态电解质膜的原料组合物、固态电解质膜及制备与应用
CN106129347A (zh) 多孔硅复合负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN104103823A (zh) 一种分层Li4Ti5O12@graphene复合物锂离子电池负极材料的制备方法
CN103268955B (zh) 一种复合凝胶聚合物电解质及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181221

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication