[發(fā)明專利]一種耐高溫鋰離子電池隔膜及其制備工藝

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• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN105322118A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金永成;孫德業(yè);顏文超;姜繼成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;B32B27/34
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

1.一種耐高溫鋰離子電池隔膜，包括基材和通孔，其特征在于：基材為聚酰亞胺類耐高溫聚合物，通孔由球形碳酸鈣模板劑形成。

2.按權(quán)利要求1所述的耐高溫鋰離子電池隔膜，其特征在于：隔膜按體積百分比計，30-50vol％的基材聚酰亞胺和50-70vol％的通孔，其厚度在10-40μm。

3.按權(quán)利要求1所述的耐高溫鋰離子電池隔膜，其特征在于：所述聚酰亞胺類耐高溫聚合物由聚酰亞胺酸前驅(qū)體經(jīng)過熱處理酰亞胺化后得到；其中，聚酰亞胺酸前驅(qū)體為能溶于二甲基乙酰胺(DMAc)溶劑的聚酰亞胺酸系列，其粘度控制在50000-700000cps，固含率控制在10-20％。

4.按權(quán)利要求3所述的耐高溫鋰離子電池隔膜，其特征在于：所述聚酰亞胺酸前驅(qū)體是通過多元有機所酸酐或其衍生物與有機二胺之間的縮合反應得到。

5.按權(quán)利要求4所述的耐高溫鋰離子電池隔膜，其特征在于：所述多元有機酸酐或其衍生物為均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯(lián)苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯(lián)苯四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4-雙(三氟甲基)2,3,5,6-苯四羧酸二酐、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、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、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幾種；

所述有機二胺為4,4’-4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲酮、間苯二胺、對苯二胺、4’-亞甲基雙(鄰-氯苯氨)、3,3’-二氯二苯胺、3,3’-磺酰基二苯胺、1,5-二氨基萘、2,2’-雙(4-氨基苯酚)、4,4’-二氨基聯(lián)苯、4,4’-亞甲基二苯胺、4,4’-硫基二苯胺、4,4’-亞異丙基二苯胺、3,3’-二甲基聯(lián)苯胺、3,3’-二甲氧基聯(lián)苯胺、2,4-二羧基聯(lián)苯胺、2,5-二氨基甲苯中一種或幾種。

6.按權(quán)利要求1所述的耐高溫鋰離子電池隔膜，其特征在于：所述球形碳酸鈣為球形、單分散顆粒，其粒徑范圍100-1500nm，表面無修飾物處理。

7.一種權(quán)利要求1所述的耐高溫鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：聚酰亞胺前驅(qū)體、碳酸鈣模板和有機溶劑混合、涂布、干燥、熱處理，最后經(jīng)過酸處理溶出碳酸鈣，即得到隔膜；其中，模板顆粒為單分散、球形碳酸鈣顆粒。

8.權(quán)利要求7所述的耐高溫鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：將聚酰亞胺前驅(qū)體、模板和有機溶劑混合，在常溫、氮氣保護下攪拌30-90分鐘，攪拌后在40-60℃下干燥，而后進行熱處理使其酰亞胺化，以8-15℃/分鐘的速度升溫至260-340℃，熱處理時間1-6小時，熱處理后使用常用酸來浸泡、溶解熱處理后制備得到的聚酰亞胺/碳酸鈣復合膜中的模板，其浸泡時間為10-30分鐘，取出后用蒸餾水洗凈、常溫干燥獲得所述隔膜；其中，聚酰亞胺前驅(qū)體、模板和有機溶劑混合的混合物中，有機溶劑占混合物45-70wt％；聚酰亞胺前驅(qū)體和模板中，聚酰亞胺酸占24-16wt％。

9.權(quán)利要求8所述的耐高溫鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為沸點高于二甲基乙酰胺(DMAc)的強極性非離子溶劑。