[發明專利]一種聚酰亞胺鋰離子電池隔膜及其電池

在審

• 申請號: 201710167526.2
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106784544A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳福彥
• 申請（專利權）人: 德陽九鼎智遠知識產權運營有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 房云

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體來講是一種鋰離子電池隔膜。

背景技術

在鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。對于鋰電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用聚烯烴多孔膜。

但是聚烯烴多孔膜的強度不夠，孔徑不均勻，在使用的時候電池容易出現故障，所以出現了以聚酰亞胺鋰電池膜。

專利申請號：201410424279.6、名稱：一種以納米級鋅粉或錳粉為成孔物質的多孔聚酰亞胺薄膜的制備方法的中國發明專利公開了一種聚酰亞胺鋰電池膜，是將成孔物質均勻分散于聚酰胺酸溶液中，得到前驅體溶液，所得前驅體溶液涂覆于基體表面，烘干后進行熱亞胺化，所得聚酰亞胺-成孔物質復合薄膜置于刻蝕液中刻蝕除去成孔物質，洗滌，干燥后得到多孔聚酰亞胺薄膜 ； 其中，所述的成孔物質為納米級的鋅粉或錳粉。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種聚酰亞胺鋰離子電池隔膜及其電池，拉伸性能、閉孔溫度和破膜溫度等性能均有較大的改善。

本發明采用的技術方案如下：

本發明公開了一種聚酰亞胺鋰離子電池隔膜，其特征在于，所述的鋰離子電池隔膜的空隙率為30%以上，縱向拉伸強度為180MP以上。

本發明公開了鋰離子電池隔膜的制備方法如下：

步驟1：將對二胺單體在惰性氣體環境下加入都高沸點質子溶劑當中，攪拌使得對二胺單體完全溶解，之后加入均苯四酸二酐，在低溫60℃-80℃的溫度下反應2-10小時，得到聚酰胺酸溶液。

步驟2：將步驟1后的聚酰胺酸溶液加入無機納米成孔物質，使其充分分散，在玻璃板上推膜，在烘箱中烘干，得到聚酰胺酸薄膜；

步驟3：將聚酰胺酸薄膜進行熱亞胺化得到聚酰亞胺薄膜；

步驟4：將步驟2后的薄膜刻蝕液中刻蝕除去成孔物質，之后洗滌干燥得到所述的聚酰亞胺鋰離子電池隔膜。

其中所述步驟1的高沸點質子溶劑可以選用常用的溶劑，也可以選用二甲基乙酰胺、六甲基亞膦酰三胺、六乙基亞磷酰三胺溶劑，實驗發現二甲基乙酰胺、六甲基亞膦酰三胺、六乙基亞磷酰三胺三種溶劑具有較好的效果。

其中攪拌時間和溫度以及反映時間都可以在所選的范圍內本領域技術人員可以自由選擇，本申請只是公開較優的低溫范圍，這種低溫范圍是根據所選用的原料進行選擇的。

在步驟2中，可以根據成本和性能自由選自無機納米成孔物質，無機納米成孔物質優選為銀、銅、碳化硼、碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氮化硅、氮化鈦、氮化鋁、氮化硼、硫酸鋇、硫化鎘、硫化銅、硫酸鈣、硫化鋅、氧化鋅、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化亞銅、氧化鈰粉的一種或者幾種。

上述的納米材料均可以達到所述的效果，但是每個材料效果之間還是存在一定的差異，實際中可以根據成本自由選擇。

可以采用的方式使得無機材料充分分散到聚酰胺酸溶液，如攪拌、超聲波分散等，時間本領域技術人員可以輕易是知道選擇，1min到60min均可以，在效果上時間越來越好，而烘箱烘干時間是影響到產品性能的重要參數，雖然本領域技術人員可以自由選自，但是在本發明中優選為60℃-80℃，烘干時間為2 H -4H，薄膜的厚度可以根據產品的規格自由控制。

在本發明中，操作人員可以根據需要達到的隔膜孔徑來選自納米材料的粒徑，在發本發明中，根據材料的特點和最終產品拉伸強度和透氣性、電導率等的平衡關系，優選粒徑為10-80nm之間。

本發明的二胺原料，優選二氨基吡啶類的原理，具體的單體結構單元可以按照如下表示：

其中R1、R2、R3、R4任意一個為氨基，其他為氫原子，在上述的滿足條件下，單體可以為：2，3-二氨基吡啶，2，4-二氨基吡啶，2，5-二氨基吡啶，2，6-二氨基吡啶。

本發明同時公開上采用上述隔膜的鋰離子電池，除隔膜外，其他均采用現有或常見電池結構。

本發明的有益效果在于：在本發明中引入特殊結構的二氨基吡啶環，其特征性猜測體現在于吡啶環的2位上有一個氨基，會受到來自N原子的作用，能夠顯著提高電池隔膜的拉伸輕度，以及減低閉孔溫度、提高破膜溫度。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

具體實施例1：在本實施例中；

原料二胺單體采用：2，3-二氨基吡啶。

二酐單體采用：均苯四酸二酐；