本發(fā)明涉及隔膜的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

鋰電池隔膜是一層有孔的絕緣層，厚度在8-40um，在電池中起著防止正極與負(fù)極接觸，阻隔充放電時電路中的電子通過，允許電解液中鋰離子通過，從而實現(xiàn)離子傳導(dǎo)的重要作用。高性能鋰電池隔膜的各項性能指標(biāo)是沖突的，比如提高鋰離子電池的比能量和大功率放電能力，就需要提高隔膜的孔隙率并降低隔膜的厚度，以便獲得較小的離子電阻，但這些改變會大大降低隔膜的強度和抗沖擊能力，進一步降低鋰離子電池的安全性。由于各行各業(yè)對于大功率、快速充放電鋰離子電池的迫切需求，現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池隔膜存在如下缺陷：耐溫性差，在過渡充放電時產(chǎn)生高溫使得隔膜大量收縮甚至融化，造成電極直接接觸短路，繼而引發(fā)火災(zāi)。電解液潤濕度低造成鋰離子導(dǎo)電率低。

鋰電池隔膜的制備方法主要集中在微孔的成型上。

通過拉伸成型微孔是現(xiàn)有技術(shù)隔膜的主要成型方法。比亞迪股份有限公司的發(fā)明專利(cn102820444a，2012.12.12)公開了一種電池隔膜及其制備方法，①樹脂混合液，將超高分子量聚乙烯50-88％與線性低密度聚乙烯12-50％混合并置于溶劑中，加熱攪拌得到混合溶液；②無紡布涂覆，將該混合溶液涂覆到聚偏氟乙烯無紡布的兩面；③拉伸，將涂覆后的隔膜進行拉伸；④熱定型，對拉伸后的隔膜進行輻射交聯(lián)，熱定型，得到成品隔膜。使得隔膜透氣率235-330s/100ml，閉孔溫度129-132℃，刺穿強度0.7-1.0kgf，破膜溫度168-172℃。尤其是通過高壓靜電紡絲工藝制備的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物無紡布，網(wǎng)孔直徑500-800nm，厚30um，孔隙率70％，表現(xiàn)最佳。但是該隔膜由于使用高分子量聚乙烯，熱收縮性偏大，靜電紡絲做的無紡布對熱收縮性也沒有阻礙作用，導(dǎo)致電池隔膜整體的熱收縮性相對較大。

也有為了平衡各方面性能的多層復(fù)合膜，現(xiàn)有技術(shù)中常見的有pp/pe復(fù)合膜和pp/pe/pp復(fù)合膜，利用了聚乙烯(pe)柔軟、韌性好，閉孔溫度和熔斷溫度低的特點，也利用了聚丙烯力學(xué)性能高的特性，使得鋰離子電池隔膜同時具有較低的閉孔溫度和較高的熔斷溫度，但是pp/pe隔膜對電解質(zhì)的親和性較差，易瞬間長線條撕裂，短路面積在瞬間迅速擴大，急劇上升的熱量難以及時排出，潛在爆炸可能性較大。

總之，設(shè)計一種用于磷酸鐵鋰電池的聚合物隔膜，既能提高隔膜的孔隙率并降低隔膜的厚度，以便獲得較小的離子電阻，但又同時具有滿足要求的隔膜的強度和抗沖擊能力，這在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)成為迫切需要解決的共性難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜及其制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，所述聚合物隔膜寬度方向為第一方向，所述聚合物隔膜長度方向為第二方向；包括網(wǎng)格狀筋膜，所述網(wǎng)格狀筋膜包括有橫筋和縱筋；所述橫筋和縱筋形成網(wǎng)格孔，

所述網(wǎng)格狀筋膜中一體成型有纖維定向無紡布，所述纖維定向無紡布包括縱向高密度纖維束和橫向低密度纖維束，縱向高密度纖維束覆蓋所述網(wǎng)格孔且對應(yīng)網(wǎng)格孔沿第一方向間隔排列，所述橫向低密度纖維束覆蓋網(wǎng)格孔且對應(yīng)網(wǎng)格孔沿第二方向間隔排列，所述縱向高密度纖維束橫穿在所述橫筋中，所述橫向低密度纖維束橫穿在所述縱筋中；

所述網(wǎng)格孔中位于高密度纖維束的至少一側(cè)固設(shè)有無序的納米靜電紡絲層。

進一步，網(wǎng)格孔的面積占所述網(wǎng)格狀筋膜總面積的60～80％，所述納米靜電紡絲層具有80～90％的孔隙率。

進一步，納米靜電紡絲層通過一體成型或加熱粘結(jié)固化的方式錨定在縱筋和橫筋上。

進一步，纖維定向無紡布采用超細(xì)聚烯烴纖維，或者采用芳族聚酰胺纖維，或者聚酰亞胺纖維，纖維直徑在1-10μm的連續(xù)纖維絲。

進一步，納米靜電紡絲層采用芳族聚酰胺或者聚酰亞胺材料，纖維直徑在200-1000nm。

所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法，包括如下步驟，

所述聚合物隔膜寬度方向為第一方向，所述聚合物隔膜長度方向為第二方向；

1)準(zhǔn)備成膜模具，所述成膜模具包括下模和上模，下模設(shè)有網(wǎng)格型腔，所述網(wǎng)格型腔包括間隔設(shè)置的橫筋槽和縱筋槽，在橫筋槽和縱筋槽之間設(shè)有插件定位槽；

2)準(zhǔn)備纖維定向布置結(jié)構(gòu)，縱纖維以高密度間隔連續(xù)形成寬度為網(wǎng)格孔的寬度的高密度縱纖維束，所述高密度縱纖維束穿設(shè)在下模和上模之間對應(yīng)網(wǎng)格孔在第一方向間隔排列并穿設(shè)在下模上；橫纖維以低密度間隔間隔排列至少3根形成低密度橫纖維束，所述低密度橫纖維束對應(yīng)網(wǎng)格孔在第二方向間隔排列并穿設(shè)在下模上；

3)準(zhǔn)備多個納米靜電紡絲片，采用高壓納米靜電紡絲工藝在一基板上形成納米靜電紡絲片，將納米靜電紡絲片裁剪成網(wǎng)格孔邊長δ+余量0.5-1mm大小的尺寸，將納米靜電紡絲片定位在插件定位槽中；

4)成型筋膜，成型筋膜，將樹脂液均勻涂覆到網(wǎng)格型腔中，對下模的成型表面施加振動，上模下行與上模合模，固化所述樹脂液形成成型筋膜；

5)將所述低密度橫纖維束切斷，開模，將成型筋膜前進一個成型筋膜長度的距離且卷繞在下模下游側(cè)的軸輥上，繼續(xù)下一段成型筋膜的成型。

進一步，所述網(wǎng)格孔為正方形，所述納米靜電紡絲片為正方形，每個邊的端點和中點設(shè)有定位粘結(jié)纖維柱。

進一步，下模和上模的成型表面均采用石英材料；所述網(wǎng)格型腔通過光刻、離子束蝕刻工藝在下模的成型表面上形成，橫筋槽和縱筋槽的槽深誤差控制在±20nm。

進一步，所述納米靜電紡絲片中心與所述高密度纖維束點熔接。

所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法，包括如下步驟，

所述聚合物隔膜長度方向為第一方向，所述聚合物隔膜寬度方向為第二方向；

1)準(zhǔn)備纖維定向無紡布，縱纖維以第一距離連續(xù)形成寬度為網(wǎng)格孔寬度的高密度縱纖維束，所述高密度縱纖維束應(yīng)網(wǎng)格孔在第一方向間隔排列；橫纖維以第二距離間隔排列至少3根形成低密度橫纖維束，所述低密度橫纖維束對應(yīng)網(wǎng)格孔在第二方向間隔排列；熱粘結(jié)所述高密度縱纖維束和低密度橫纖維束形成纖維定向無紡布；

3)準(zhǔn)備多個納米靜電紡絲片，采用高壓納米靜電紡絲工藝在一基板上形成納米靜電紡絲片，將納米靜電紡絲片裁剪成網(wǎng)格孔邊長尺寸，將納米靜電紡絲片定位在插件定位槽中；

4)準(zhǔn)備筋膜，下基膜上刷離型劑，以網(wǎng)格孔間的長度和寬度間隔貼設(shè)下橫筋膜和下縱筋膜，在下橫筋膜和下縱筋膜形成的網(wǎng)格中粘結(jié)固定所述靜電紡絲片，制成下筋膜，然后用軸輥卷繞所述下筋膜；上基膜上刷離型劑，以網(wǎng)格孔的長度和寬度間隔貼設(shè)上橫筋膜和上縱筋膜，制成上筋膜，然后用軸輥卷繞所述上筋膜；

5)卷制，將下筋膜、纖維定向無紡布、上筋膜以網(wǎng)格孔為基準(zhǔn)定位對齊并卷繞在軸輥上形成連續(xù)卷繞輥結(jié)構(gòu)；對所述連續(xù)卷繞輥結(jié)構(gòu)進行加熱加壓處理，將上筋膜和下筋膜一體化成型為中間穿設(shè)纖維束的一體膜；

將所述一體膜去掉內(nèi)外側(cè)的下基膜和上基膜，即得到所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜。

所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，通過以下特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計做到了高孔隙率同時兼顧機械性能：

1)纖維增強的網(wǎng)格狀筋膜

網(wǎng)格狀筋膜保證了聚合物薄膜的整體性，間隔設(shè)置的高密度纖維束和低密度纖維束都是穿設(shè)在橫筋和縱筋中的，是對網(wǎng)格狀筋膜縱向和橫向的機械性能的加強，大大增強了熱收縮性和抗拉強度；

2)納米靜電紡絲片，網(wǎng)格狀筋膜的網(wǎng)格孔中一體固定有納米靜電紡絲片，網(wǎng)格孔就是聚合物隔膜的透氣單元，每個透氣單元上一體固定有納米靜電紡絲片，該納米靜電紡絲片有很高的孔隙率，孔徑分布均勻，下面支撐高密度纖維束，防穿刺性能大大增強，透氣單元的高孔隙率也使得聚合物薄膜的整體孔隙率保持在中等水平。

3)纖維增強的透氣單元，如果網(wǎng)格孔中僅有納米靜電紡絲片，則高孔隙率必然刺穿強度低，為了增強刺穿強度，高密度縱纖維束是支撐在網(wǎng)格孔中的，輔以低密度橫纖維束，防刺穿能力大大增強。纖維增強網(wǎng)格孔，所以網(wǎng)格孔可以做得更大，為隔膜整體提高孔隙率提供了支撐。

上述網(wǎng)格狀筋膜，納米靜電紡絲片和高密度縱纖維束及低密度橫纖維束的纖維結(jié)構(gòu)是相互配合協(xié)同作用的，既保證了高的孔隙率又增加了機械強度和安全性。

所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，靜電紡絲片具備納米纖維膜的高孔隙率，保證了聚合物隔膜的透氣性，在14c放電條件下，能量保持率為75-80％。而纖維定向無紡布和筋膜為聚合物隔膜保證了機械性能，使得穿刺強度和拉伸強度達到較高水平，纖維定向無紡布增強的筋膜也同時保證了較小的熱收縮率。所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，極大提高電池的大倍率充放電性能，同時兼具較高的耐高溫性能和安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的俯視圖。

圖2為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的局部俯視圖。

圖3為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的a-a剖視圖。

圖4為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法的實施例1的主視圖。

圖5為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法的實施例1的俯視圖；

圖6為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法的實施例2的下筋膜俯視圖；

圖7為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法的實施例2的上筋膜俯視圖；

圖8為本發(fā)明一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法的實施例2的示意圖；

上述圖中的附圖標(biāo)記：

1網(wǎng)格狀筋膜，2纖維定向無紡布，3納米靜電紡絲層，4下模，5上模，6放線縱輥，7收線縱輥，8放線橫輥,9收線橫輥,10纖維定向布置結(jié)構(gòu),11第一間隔柱,12環(huán)形隔板，13第二間隔柱,14高密度縱纖維束,15低密度橫纖維束,16網(wǎng)格型腔，20納米靜電紡絲片，21定位粘結(jié)纖維柱

200下筋膜，202下基膜，203下橫筋膜203,204下縱筋膜,205網(wǎng)格,206軸輥，207上基膜，208上橫筋膜，209上縱筋膜，300上筋膜，400連續(xù)卷繞輥結(jié)構(gòu)

1.1橫筋，1.2縱筋，1.3網(wǎng)格孔

2.1縱向高密度纖維束，2.2橫向低密度纖維束

16.1橫筋槽，16.2縱筋槽,16.3插件定位槽

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

如圖所示，一種用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，包括有橫筋1.1和縱筋1.2一體成型的網(wǎng)格狀筋膜1，所述橫筋1.1和縱筋1.2形成矩形或正方形網(wǎng)格孔1.3，所述網(wǎng)格狀筋膜1中一體成型有纖維定向無紡布2，所述纖維定向無紡布2包括縱向高密度纖維束2.1，在縱向高密度纖維束2.1之間穿設(shè)有橫向低密度纖維束2.2，所述縱向高密度纖維束2.1覆蓋網(wǎng)格孔1.3且穿設(shè)在所述橫筋1.1之間，所述橫向低密度纖維束2.2橫穿所述縱筋1.2。所述網(wǎng)格孔1.3的高密度纖維束2.1的至少一側(cè)設(shè)有無序的納米靜電紡絲層3。

所述網(wǎng)格狀筋膜1采用聚烯烴材料制作，具有較高的抗拉伸破裂強度；所述纖維定向無紡布2優(yōu)選采用超細(xì)聚烯烴纖維，成本較高的可優(yōu)選采用芳族聚酰胺纖維，或者聚酰亞胺纖維，纖維直徑在1-10μm的連續(xù)纖維絲。所述納米靜電紡絲層3采用芳族聚酰胺，或者聚酰亞胺，纖維直徑在200-1000nm。為了達到網(wǎng)格孔1.3的透氣性要求，在高密度纖維束2.1的至少一側(cè)采用高壓靜電紡絲工藝無序地覆蓋納米靜電紡絲層3，并通過一體成型或加熱粘結(jié)固化的方式錨定在縱筋和橫筋上；

優(yōu)選地，所述網(wǎng)格狀筋膜1的橫筋1.1、縱筋1.2的寬度為0.25-1mm，網(wǎng)格孔1.3為正方形，網(wǎng)格孔邊長δ為4-20mm。所述正方形網(wǎng)孔1.3在網(wǎng)格狀筋膜1中的孔隙率為80％以上，即所述網(wǎng)格孔1.3的面積占所述網(wǎng)格狀筋膜總面積的60-85％，所述納米靜電紡絲層3具有80-90％的孔隙率，最終使得纖維增強聚合物隔膜的孔隙率達到70％以上，在電池隔膜中達到中高孔隙率水平。

所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法，包括如下步驟：

所述聚合物隔膜長度方向為第一方向，所述聚合物隔膜寬度方向為第二方向；

1)準(zhǔn)備纖維定向布置結(jié)構(gòu)10，超細(xì)纖維定向設(shè)備包括下模4，在下模4第一方向的兩端分別設(shè)有放線縱輥6和收線縱輥7，在下模4的側(cè)面沿垂直于第一方向的第二方向設(shè)有放線橫輥8和收線橫輥9，所述放線縱輥6和收錢縱輥7上間隔第一距離h1沿輥橫截面向外設(shè)有第一間隔柱11，放線橫輥8和收線橫輥9間隔第二距離h2沿輥橫截面向外設(shè)有第二間隔柱13。所述第一間隔柱11設(shè)置相鄰間距等于網(wǎng)格孔對應(yīng)邊長δ1、δ2。在相鄰第一間隔柱9之間以高密度間隔δh1間隔設(shè)有多個環(huán)形隔板12，所述δh1優(yōu)選等于0.5-1.0mm。所述纖維分別纏繞在多個環(huán)形隔板12之間。所述第二間隔柱11設(shè)置相鄰間距等于網(wǎng)格孔對應(yīng)邊長δ1、δ2。在相鄰第二間隔柱13之間以低密度間隔δh2間隔設(shè)有多個環(huán)形隔板12，所述δh2優(yōu)選等于2-3mm。纖維分別纏繞在多個環(huán)形隔板12之間。

在第一方向上的放線縱輥6和收線縱輥7之間間隔設(shè)有多個高密度縱纖維束14，沿第二方向的放線橫輥8和收線橫輥9之間間隔設(shè)有多個低密度橫纖維束15，所述高密度縱纖維束14的纖維間隔為高密度間隔δh1，所述低密度橫纖維束15的纖維間隔為低密度間隔δh2。

2)準(zhǔn)備多個納米靜電紡絲片20，采用高壓納米靜電紡絲工藝在一基板上形成納米靜電紡絲片20，使得所述納米靜電紡絲片20的孔隙率達到90％以上，將納米靜電紡絲片20裁剪成網(wǎng)格孔邊長δ+余量0.5-1mm大小的尺寸；將所述多個靜電紡絲片20定位在在下模4中。

3)成型筋膜，下模4設(shè)有網(wǎng)格型腔16，所述網(wǎng)格型腔16包括間隔設(shè)置的橫筋槽16.1和縱筋槽16.2，在橫筋槽16.1和縱筋槽16.2之間設(shè)有插件定位槽16.3，在插件定位槽16.3中固定有所述納米靜電紡絲片20，下模4和上模5的成型表面均采用石英材料；所述網(wǎng)格型腔16通過光刻、離子束蝕刻工藝在下模4的成型表面上形成；橫筋槽和縱筋槽的槽深誤差控制在±20nm。所述上模5為平面模具,上模5表面對應(yīng)網(wǎng)格型腔16設(shè)有橫條形和縱條形溫度控制帶；所述靜電紡絲片20的尺寸比網(wǎng)格孔邊長δ長0.2-0.5mm。由于網(wǎng)格型腔16的深度在20-50μm，寬度在0.3-2mm。配置至少20固含量的聚酰胺溶液，將聚酰胺溶液均勻涂覆到下模的網(wǎng)格型腔中，對下模4施加一定頻率的振動，然后上模5與下模4導(dǎo)向合模，對所述橫筋槽16.1和縱筋槽16.2的聚酰胺溶液形成封閉壓力，開啟上模5的加熱系統(tǒng)，在梯度升溫下，同時將橫筋槽16.1和縱筋槽16.2的聚酰胺溶液及橫穿并搭接在所述橫筋槽和縱筋槽上方的連續(xù)纖維束和靜電紡絲片20的定位粘結(jié)纖維柱21粘結(jié)固化在一起，最后上移上模5，緩慢下移下模4，薄膜由于連續(xù)纖維的作用從下模4上剝離，形成所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜。所述在梯度升溫下，是考慮降低薄膜的殘余應(yīng)力，固化過程包括預(yù)熱和酰亞胺化，預(yù)熱溫度低于開始發(fā)生酰亞胺化的溫度；預(yù)熱時間越長，得到的筋膜中殘余應(yīng)力越?。活A(yù)熱完成后，以一定升溫速度進行酰亞胺化。采用比較低的升溫速率。上模4和下模5的成型表面在成型前要經(jīng)過嚴(yán)格的清洗、烘干并冷卻至室溫。

4)將所述低密度橫纖維束切斷，開模，將成型筋膜前進一個成型筋膜長度的距離且卷繞在下模下游側(cè)的軸輥上，繼續(xù)下一段成型筋膜的成型。

所述納米靜電紡絲片中心與所述高密度纖維束14點熔接。所述第一距離(h1)為0.1-0.5mm，所述第二距離(h2)為1-1.5mm。

實施例2

本實施例主要在制備方法有改變，所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的制備方法，包括如下步驟：

所述聚合物隔膜長度方向為第一方向，所述聚合物隔膜寬度方向為第二方向；

1)準(zhǔn)備纖維定向無紡布2，超細(xì)纖維定向設(shè)備包括在第一方向的兩端分別設(shè)有放線縱輥6和收線縱輥7，在沿垂直于第一方向的第二方向設(shè)有放線橫輥8和收線橫輥9，所述放線縱輥6和收錢縱輥7上間隔第一距離h1沿輥橫截面向外設(shè)有第一間隔柱11，放線橫輥8和收線橫輥9上間隔第二距離h2沿輥橫截面向外設(shè)有第二間隔柱13。所述第一間隔柱11設(shè)置相鄰間距等于網(wǎng)格孔邊長δ。在相鄰間隔柱11之間以高密度間隔δh1間隔設(shè)有多個環(huán)形隔板12，所述δh1優(yōu)選等于0.5-1.0mm的所述纖維分別纏繞在多個環(huán)形隔板12之間。所述第二間隔柱13設(shè)置相鄰間距等于網(wǎng)格孔邊長δ。在相鄰第二間隔柱13之間以低密度間隔δh2間隔設(shè)有多個環(huán)形隔板12，所述δh2優(yōu)選等于2-3mm。纖維分別纏繞在多個環(huán)形隔板12之間。

在第一方向上的放線縱輥6和收線縱輥7之間間隔設(shè)有多個高密度縱纖維束14，沿第二方向的放線橫輥8和收線橫輥9之間間隔設(shè)有多個低密度橫纖維束15，所述高密度縱纖維束14的纖維間隔為高密度間隔δh1，所述低密度橫纖維束15的纖維間隔為低密度間隔δh2，將所述高密度縱纖維束14和低密度橫纖維束15經(jīng)加熱裝置進行熱粘結(jié)形成纖維定向無紡布2，最后用軸輥206將纖維定向無紡布2卷繞。

2)準(zhǔn)備多個納米靜電紡絲片20，采用高壓靜電紡絲工藝在一基板上形成靜電紡絲片20，使得所述靜電紡絲片20的孔隙率達到90％以上，將靜電紡絲片20裁剪成網(wǎng)格孔邊長δ+余量0.5-1mm大小的尺寸；

3)準(zhǔn)備筋膜，下基膜202上刷離型劑，以網(wǎng)格孔1.3的長度和寬度間隔貼設(shè)下橫筋膜203和下縱筋膜204，在下橫筋膜203和下縱筋膜204形成的網(wǎng)格205中粘結(jié)固定所述靜電紡絲片50，制成下筋膜200，然后用軸輥206卷繞所述下筋膜；上基膜207上刷離型劑，以網(wǎng)格孔(1.3)的長度和寬度間隔貼設(shè)上橫筋膜208和上縱筋膜209，制成上筋膜300，然后用軸輥206卷繞所述上筋膜。

4)卷制，將下筋膜200、纖維定向無紡布10、上筋膜300以網(wǎng)格孔為基準(zhǔn)定位對齊并卷繞在軸輥206上形成連續(xù)卷繞輥結(jié)構(gòu)400，在連續(xù)卷繞輥結(jié)構(gòu)400中，上筋膜300的上橫筋膜與下筋膜200的下橫筋膜對齊，上筋膜300的上縱筋膜與下筋膜的下縱筋膜對齊，中間穿設(shè)有纖維定向無紡布10；

對所述連續(xù)卷繞輥結(jié)構(gòu)400進行加熱加壓處理，加壓方向分別采用由輥內(nèi)部沿徑向向外的內(nèi)擠壓力f1和由輥的圓周沿徑向向內(nèi)的外擠壓力f2，二者的合力同時加熱到筋膜樹脂玻璃軟化溫度，將上筋膜和下筋膜一體化成型為中間穿設(shè)纖維束的一體膜；

將所述一體膜去掉內(nèi)外側(cè)的下基膜和上基膜，即得到所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜。所述上筋膜200與下筋膜300厚度在10-20μm之間，最后疊合而成的所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜厚度在20-40μm。

實驗數(shù)據(jù)

下面給出實施例1、2的纖維增強聚合物隔膜的實驗數(shù)據(jù)，將實施例1的纖維增強聚合物隔膜編號1#、實施例2的纖維增強聚合物隔膜編號2#，對于主要性能指標(biāo)的測試解釋如下：

①隔膜透氣性，指隔膜在一定的時間、壓力下透過的氣體量，行業(yè)中習(xí)慣采用格利值(gurley)來表示，即在1.22kpa的壓力下，測試100ml的氧氣透過1in²(平方英寸)的隔膜所用的時間；選取隔膜平整部分，通過專用取樣器裁取直徑為13mm的圓形試樣，夾緊于透氣測試儀器的測試上下腔之間。在23℃的環(huán)境溫度中，對上下腔抽真空處理，待達到規(guī)定的真空度后，關(guān)閉下腔，向上腔充入99.9％的干燥氮氣(n2)，使得試樣兩側(cè)(即上下腔)保持一定的氣壓差，n2會在濃度梯度的作用下自高壓側(cè)透過試樣滲透到低壓側(cè)，通過測量低壓側(cè)氣體壓力的變化，從而計算出gurley值。

②耐穿刺性和抗拉強度，這兩指標(biāo)綜合表征鋰離子電池隔膜機械性能，抗拉強度，是指隔膜在純拉伸力的作用下，斷裂前所能承受的最大拉力值與測試隔膜截面積的比值，抗拉強度越大，隔膜在外力作用下發(fā)生的破損與斷裂的幾率就越低；耐穿刺性能是指用施加在針形物刺穿試樣的最大力值。相較抗拉強度，隔膜的耐穿刺性更具實際意義，這是由于在鋰離子電池使用中隔膜受積聚在負(fù)極表面的鋰枝晶穿刺的危險更大。首先將特定的穿刺夾具安裝在智能電子拉力試驗機上，裁取直徑100mm的試片裝夾在樣膜固定夾環(huán)中間，用直徑為1mm、球形頂端半徑為0.5mm的鋼針，以(50±5)mm/min的速度對試樣作頂刺處理，通過系統(tǒng)讀取鋼針穿透試片的最大力值，單位gf。

③熱收縮性，鋰離子電池在制造和使用過程中，會時常處于熱環(huán)境中：例如鋰離子電池注液前一道工序是將隔膜與極片卷繞后，在殼內(nèi)擠壓并一同經(jīng)受12～16h、80～90℃的高溫烘烤；鋰離子電池出廠前還要接受120℃的高溫安全檢測；而在使用過程中，正常充放電或短路的時候，同樣也會有大量的熱量放出。鋰離子電池隔膜多采用聚烯烴——一種熱塑性材料，受熱時尺寸會發(fā)生一定收縮。測試前先將試樣在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(23℃，相對濕度50％)中調(diào)節(jié)24h，然后將試樣裁為15mm寬、120～150mm長的試樣條。將試樣一端固定在薄膜熱收縮測試儀的夾具上，另一端固定在力值傳感器上(收縮率工位固定住位移傳感器上)，通過試樣夾持裝置將試樣送入已預(yù)熱到試驗溫度的試驗腔中進行測試。儀器自動檢測試樣的熱縮力、冷縮力、收縮率等性能，并計算熱縮應(yīng)力與冷縮應(yīng)力。

現(xiàn)將所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的主要性能指標(biāo)列在表1中。

表1用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜的主要性能如下表：

所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，靜電紡絲片具備納米纖維膜的高孔隙率，保證了聚合物隔膜的透氣性，在14c放電條件下，能量保持率為75-80％。而纖維定向無紡布和筋膜為聚合物隔膜保證了機械性能，使得穿刺強度和拉伸強度達到較高水平，纖維定向無紡布增強的筋膜也同時保證了較小的熱收縮率。所述用于磷酸鐵鋰電池的纖維增強聚合物隔膜，極大提高電池的大倍率充放電性能，同時兼具較高的耐高溫性能和安全性。