[發明專利]一種耐高溫電池隔膜的制備方法

無效

• 申請號: 201210432253.7
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102916150A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 楊衛國;項宏福
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于電池隔膜技術領域，尤其涉及鋰離子電池用電池隔膜的制備方法。

背景技術

由于鋰離子電池具有高比能量、長循環壽命與快速充、放電等優點，使其在便攜式電子設備、電動汽車、空間技術、國防工業等多方面具有廣闊的應用，并且將是大型工具電池、汽車用電池的首選。

鋰離子電池由電極、電解質及聚合物隔膜等部分組成。在鋰離子電池正負極中間是隔膜材料，它是鋰離子電池的關鍵組成部分之一。鋰電池的安全性能不僅取決于正負極，隔膜對電池安全性同樣具有重要影響。電池的安全性要求在電池的服役過程中甚至在濫用的情況下，隔膜都必須具有足夠的隔離性和完整性、保證正負極的機械隔離。商品鋰離子電池隔膜的材料主要有聚丙烯、聚乙烯單層微孔膜以及它們的多層復合微孔膜，但是由于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的熔點較低，在160℃以上溫度很難保證其完整性，以致導致短路，甚至引起電池爆炸。

中國發明專利CN1725524A的公開了一種非水電解質電池用隔膜以及非水電解質電池，其中的隔膜是由層疊了聚烯烴層和耐熱層的微多孔膜形成的非水電解質電池用隔膜，耐熱層是由熔點為180℃以上的聚酰胺、聚酰亞胺、或聚酰胺酰亞胺形成。由于該電池隔膜采用聚烯烴層和耐熱層經過層疊而成，因此聚烯烴層和耐熱層之間的結合力較小，當電池使用中處于局部高溫等異常情況時，由于熱膨脹系數的巨大差別導致依附于聚烯烴基材的耐熱層聚合物隨之脫落，因此電池在高溫條件下容易發生短路而引起電池爆炸。此外，由于該電池隔膜是由層疊了聚烯烴層和耐熱層制成的，因此不能有效降低電池隔膜的膜厚，隔膜太厚，會影響鋰離子的通過率，進而造成電池內阻增大，而且，隔膜太厚，會降低電池的容量。

中國發明專利CN101638490與CN101752539A公開了一種聚酰亞胺多孔膜及其制備方法。這兩種方法都是采用添加成孔物質的方法形成孔洞，容易產生閉孔。閉孔無法發揮儲存電解液、輸運鋰離子的作用。在本發明中，直接采用相轉變方式成孔，該方法制備的隔膜無閉孔、透氣性高，且可以更有效地控制隔膜的制備過程、可以制備孔徑更細小、均勻隔膜。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種工藝簡單的耐高溫電池隔膜的制備方法，該制備方法生產的電池隔膜厚度小、孔隙率高、耐熱性好、透氣性好，且在大電流放電條件下能安全使用。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種耐高溫電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

a、將多元有機羧酸酐和有機二胺溶于N,N’-二甲基乙酰胺溶劑中，并保持溫度在30℃以下反應制得聚酰亞胺前驅體溶液；

b、將上述聚酰亞胺前驅體溶液浸潤在玻璃或不銹鋼基材上，并充分流平制得復合隔膜；

c、將步驟b制得的復合薄膜浸泡在丙酮水溶液或乙醇水溶液中，浸泡時間為1min以內，且丙酮水溶液和乙醇水溶液中的水的體積分水小于60%；

d、然后再放入水或乙醇水溶液中浸泡清洗0.5～2min，且乙醇水溶液中的水的體積分數小于60%；

e、最后將薄膜升溫到300℃以上進行干燥脫水，亞胺化，得到聚酰亞胺電池隔膜。

作為優選，所述多元有機羧酸酐與有機二胺的摩爾比為1∶0.99－1.01，所述溶劑的用量為多元有機羧酸酐與有機二胺總重量的5－20倍。

作為優選，所述多元有機羧酸酐為均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、1,2’,3,3’-二苯甲酮四羧酸二酐、2,6-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二酐、1,4-雙(三氟甲基)-2,3,5,6-苯四羧酸二酐、2,7-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、2,3,6,7-四氯萘-2,4,5,8-四羧酸二酐、菲-1,8,9,10-四羧酸二酐、苯-1,2,3,4-四羧酸二酐和吡嗪-2,3,5,6-四羧酸二酐中的一種或多種的混合物。

作為優選，所述有機二胺為4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-硫基二苯胺、4,4’-亞異丙基二苯胺、3,3’-二甲基聯苯胺、3,3’-二甲氧基聯苯胺、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮、間苯二胺、對苯二胺、3,3’-磺酰基二苯胺、2,2’-雙(4-氨基苯酚)、4,4’-二氨基聯苯、4,4’-亞甲基二苯胺、3,3’-二羧基聯苯胺、2,4-二氨基甲苯、2,5-二氨基甲苯中的一種或多種的混合物。