[發(fā)明專利]一種改性聚酰亞胺納米纖維膜及其制備和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910054265.2
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109763259A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 黎中利;王蓉;陳松;王小龍
• 申請（專利權）人: 深圳市比克動力電池有限公司
• 主分類號: D04H1/4334
• 分類號: D04H1/4334;D04H1/728;D01D5/00;C08G73/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 王瑋

本發(fā)明公開了一種改性聚酰亞胺納米纖維膜。所述納米纖維膜由質量百分比分別為0.01%?0.5%的磺化氧化石墨烯、5%?20%的改性聚酰亞胺、余量為有機溶劑組成的溶液通過紡絲而成。所述納米纖維膜具有較高的孔隙率且孔徑分布均勻，具有良好的高溫穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性。另一方面，所述納米纖維膜具有良好的吸液性和浸潤性，能與電解液充分接觸；同時，所述納米纖維膜具有離子電導率高、界面接觸電阻低的特點，因此可以將其作為隔膜應用于鋰離子電池的制備中，改善鋰離子電池的循環(huán)性能，有效提高電池的使用安全性。

技術領域

本發(fā)明屬于納米纖維膜制備領域，具體涉及一種改性聚酰亞胺納米纖維膜及其制備和應用。

背景技術

近年來，全球電動車的產(chǎn)量增長迅速，麥肯錫的研究報告顯示，中國正在加快電動車的推進步伐，該報告稱，2017年全球電動車產(chǎn)量為87萬輛，中國電動車產(chǎn)量的占比為43%，作為電動車的核心動力元件，動力電池行業(yè)已成為備受關注的朝陽行業(yè)。自2012年以來，電動汽車產(chǎn)品技術不斷突破和成熟，電動汽車的充電速度、續(xù)航能力、動力輸出均有大幅度提升，但是，電動汽車在使用過程中卻頻發(fā)安全事故。2018年上半年國內外發(fā)生的電動汽車起火事件達十余起，帶來了嚴重的損失。因此，提升動力電池的安全性能，消除電動汽車存在的安全隱患，對促進電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

在動力電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一，其主要作用是將正負極活性材料物質分隔開，防止兩極因接觸而短路，同時在電化學反應過程中形成離子移動的通道。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的倍率性能、循環(huán)性能以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。目前常用的隔膜多為聚烯烴基多孔膜，聚烯烴基多孔膜便宜易得，能夠在合理的成本范圍內提供良好的機械性能和化學穩(wěn)定性，提高鋰離子電池的性能。但是，該多孔膜存在電解液易泄露、耐熱性能不足、孔隙率低且孔隙率均一性難以控制等缺點，在發(fā)生碰撞、過充或其他因素導致電池熱失控時，隔膜會發(fā)生收縮或者熔融，導致正負極直接接觸，使得電池短路，嚴重情況下會導致電池起火等意外事件的發(fā)生。

聚酰亞胺性能優(yōu)越，比如良好的耐高/低溫性能、拉伸強度高、線性膨脹系數(shù)小、熱收縮率低，以及優(yōu)良的抗輻射性能等，是一種廣泛使用的高分子材料。研究者通常會先對聚酰亞胺進行改性，以提高聚酰亞胺自身的性能，進而提高聚酰亞胺的使用性能。公開號為CN107082996A名為《氧化石墨烯交聯(lián)聚酰亞胺半互穿網(wǎng)絡型復合膜及其制備》的發(fā)明專利，在聚酰亞胺聚合物主鏈上引入氨基端基，然后與全氟磺酸樹脂的溶液共混，再使用氧化石墨烯作為交聯(lián)劑使其與聚酰亞胺交聯(lián)，可以顯著提高全氟磺酸膜的力學性能并仍具有較高的質子傳導率，能夠作為聚合物電解質膜應用于燃料電池中。公開號為CN105061763A名為《添加磺化石墨烯的高導熱高阻隔聚酰亞胺膜及其制備方法》的發(fā)明專利，制備了一種改性聚酰亞胺膜，該改性聚酰亞胺膜各個部位的導熱性能和力學性能基本一致，且對氣體具有良好的阻隔性，適于規(guī)模化生產(chǎn)。公開號為CN103613927A名為《一種聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜及其制備方法》使用聚酰胺酸為基體，單層的氟化石墨烯為增強體，采用溶液共混法獲得含有氟化石墨烯的溶膠，通過流延成膜、靜置、消泡最后熱亞胺化，獲得聚酰亞胺/氟化石墨烯復合薄膜，改善聚酰亞胺的性能。

綜上所述，聚酰亞胺具有很好的可改性特性，可以通過適當?shù)母男苑椒ㄙx予聚酰亞胺更好的性能，提高其透氣性、絕緣性、電化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，然后將其作為隔膜材料制備鋰離子電池將能夠改善電池的循環(huán)性能，提高電池在使用過程中的安全性。

發(fā)明內容