[發明專利]一種基于聚多巴胺的改性復合聚合物隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410248831.0
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104051691B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 于力娜;王丹;趙中令;張克金;榮常如;刁洪軍;曹婷婷;馬千里
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 王薇

技術領域

本發明涉及一種基于聚多巴胺的改性復合聚合物隔膜的制備方法，屬于新能源技術領域，應用于電池、電容。?

背景技術

鋰離子電池因其具有比能量高、工作電壓高、自放電小、環境友好等優點，因而成為新能源汽車用理想動力電池。但由于使用液體電解質溶液，使鋰離子電池存在安全隱患，限制了其在汽車上的規模化推廣，隔膜作為鋰電池的關鍵部件之一，將直接影響電池的容量、循環性能以及安全性能。

介于正負極之間的隔膜具有電解質離子傳輸通道，防止正負極接觸短路的作用。然而，目前商品化的聚烯烴類微孔隔膜在電池溫度過高易發生熔融封閉微孔，阻隔電解質離子的傳輸，從而降低安全風險；但聚烯烴本身的耐熱性能較差，隨著溫度的急劇升高，它失去保護功能，使安全隱患急劇增加。

為了改變這種因為隔膜破壞引起的安全問題，人們進行了一系列研究，一方面，對現有隔膜改性，提高隔膜機械性能和耐熱性能，例如隔膜表面涂覆無機粒子或者聚合物與無機粒子制成復合材料(例如US?8409746?B2，EP?2528139?A2，EP?2528142?A2，US7691529?B2，US?20130065132?A1)；另一方面，以耐溫等級更高，機械性能更好的聚合物制備隔膜（例如公開號CN?101645497A、公開號CN?101420018A、申請公布號CN?101752539?A、申請公布號CN?101752540?A）。本專利的設計思路是，首先用聚多巴胺處理無紡布，可以提高無紡布隔膜的親水性，通過水性粘結劑，將具有良好耐熱性能和機械強度的聚合物顆粒緊密粘附于經聚多巴胺處理過的無紡布表面，從而制得機械強度高、耐熱性好及電池倍率、循環性能優異的聚合物顆粒改性隔膜。由于該制備方法采用水性粘結劑，綠色環保、環境友好。聚合物顆粒具有優異的機械性能和熱性能，是一種極好的添加材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于聚多巴胺的改性復合聚合物隔膜的制備方法，其針對現有隔膜的缺點，利用多巴胺對無紡布處理后，隔膜表面由疏水變成親水，采用的水性粘結劑綠色、環保；添加的聚合物顆粒可以提高機械強度，通過該方法制得的隔膜具有良好的熱穩定性，良好機械強度及良好吸液/保液能力，以該隔膜組裝的鋰離子電池的循環性能和安全性能有了較大幅度的提高。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種基于聚多巴胺的改性復合聚合物隔膜，其特征在于其制備方法，具體步驟如下：a)采用10mmol/L多巴胺溶液浸泡處理尺寸10cm*150cm的無紡布24h，制成聚多巴胺預處理無紡布；b)?同時，采用含有水、聚合物顆粒、水性粘結劑的混合體系處理多巴胺預處理無紡布，；水性粘結劑/水/聚合物顆粒的比例為0.5g～5g/50g/0.1g～0.5g，處理后得到隔膜；c)?將隔膜真空烘干，真空烘干溫度為70~85℃，即得到一種基于聚多巴胺的改性復合聚合物顆粒隔膜。

所述的聚合物顆粒為聚醚酮，聚醚醚酮，聚醚醚酮酮，聚醚酮醚酮酮，聚苯并噻唑，聚苯并咪唑，聚苯硫醚中的一種或幾種，具體地，其比例為聚醚酮/聚醚醚酮/聚醚醚酮酮/聚醚酮醚酮酮/聚苯并噻唑/聚苯并咪唑/聚苯硫醚=0~1/0~1/0~1/0~1/0~1/0~1/0~1。

所述的水性粘結劑為聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸羥乙酯，羧甲基纖維素鈉，聚丙烯腈等中的一種或幾種的組合，具體地，其比例為聚乙烯醇/聚丙烯酸/聚甲基丙烯酸/聚甲基丙烯酸羥乙酯/羧甲基纖維素鈉/聚丙烯腈=0~1/0~1/0~1/0~1/0~1/0~1。

本發明的積極效果是其提高了隔膜的親水性能，通過水性粘結劑的作用，聚合物顆粒將被緊密粘附于無紡布表面，具有優異的機械性能和熱性能，是一種制備機械強度高、耐熱性好及電池倍率、循環性能優異的改性復合聚合物顆粒隔膜的制備方法的新思路和方法，同時，其制備方法簡便易行，綠色環保，成本低。

附圖說明

圖1為本發明制備的隔膜和某商業化隔膜的倍率循環曲線。

圖2為本發明實施例3在90℃、135℃、165℃環境下各加熱1h的照片。

具體實施方式