[發(fā)明專利]一種多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011018474.0
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112111079B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張露;李圓;陳駿佳;謝東
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院生物工程研究所
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J9/26;C08L79/08;C08L1/02;C08L71/02;C08L75/04;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/26;C08K3/04;C08K5/12;H01M50/423;H01M50/403;H01M50/491
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳嘉毅

本發(fā)明屬于電池隔膜領(lǐng)域，公開了一種多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜及其制備方法和應(yīng)用。其制備步驟如下，S1.將載體浸泡在所述多巴胺溶液中室溫下震蕩至混合均勻，得到負(fù)載多巴胺的載體；S2.向前驅(qū)體聚酰胺酸PAA溶液中加入所述負(fù)載多巴胺的載體和添加劑，并攪拌得到混合溶液，所述添加劑為聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯的一種或多種；S3.將所述混合液體涂覆在聚四氟乙烯上經(jīng)化學(xué)亞胺法或熱亞胺化處理得到聚酰亞胺多孔薄膜，所述熱亞胺化按照100℃/1h、200℃/1h、300℃/1h的程序階梯式升溫固化。通過多巴胺，載體，添加劑之間相互協(xié)同作用改善了電池隔膜的吸液能力，并提高了電池隔膜的孔隙率等相關(guān)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池隔膜技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池是一種可重復(fù)使用的電池，同時也是一種清潔能源，得到越來越多科研人員的關(guān)注。鋰電池由正極、負(fù)極、電解液、電池隔膜和電池外殼5個主要的部件組成。鋰離子電池隔膜是一層放置在電池正極和負(fù)極之間的功能膜，主要作用是防止正負(fù)兩極接觸短路，同時也能夠在鋰離子電池的閉合通道中運(yùn)輸離子、電荷載體。商業(yè)隔膜存在孔隙率低、浸潤性差、不耐高溫等問題，影響鋰電池的充放電容量和循環(huán)性能。聚酰亞胺具有十分優(yōu)異的綜合性能，在高達(dá)300℃下也可長期使用，而多巴胺易發(fā)生自聚形成聚多巴胺(PDA)，有高粘附性作用，能增加電池膜的拉伸強(qiáng)度避免短路，還有增加吸液率等特點。

中國專利(CN103545474A)公開了一種聚多巴胺改性的鋰離子電池隔膜及制備方法，其中該方法公開了一種聚多巴胺改性聚酰亞胺的鋰離子電池隔膜，該方案包括聚多巴胺涂層和高分子多孔膜基體兩部分組成，利用了聚酰亞胺的耐高溫和多巴胺的粘結(jié)力強(qiáng)，提高耐高溫能力和改善對電解液吸附/保持能力，但是其未能夠改善電池隔膜的孔隙率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提高電池隔膜孔隙率，提供一種多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜。

本發(fā)明的另一目的是提供所述多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜的制備方法。

本發(fā)明的另一目的是提供所述多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜的在電池隔膜中的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種多巴胺改性的聚酰亞胺電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

S1.將載體浸泡在所述多巴胺溶液中室溫震蕩至混合均勻；得到負(fù)載多巴胺的載體；

S2.向制備好的前驅(qū)體聚酰胺酸PAA溶液中加入所述負(fù)載多巴胺的載體和添加劑，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤海鎏砑觿榫郗h(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯的一種或多種；

S3.將所述混合溶液涂覆在聚四氟乙烯上，并經(jīng)化學(xué)亞胺法或熱亞胺化處理，所述熱亞胺化按照100℃/1h、200℃/1h、300℃/1h的程序階梯式升溫固化。

所述震蕩通過水浴或空氣浴搖床，震蕩時間為24-48小時。

本發(fā)明通過將多巴胺負(fù)載在載體上，然后與前驅(qū)體聚酰胺酸和添加劑混合進(jìn)行熱亞胺化處理或化學(xué)亞胺法處理。步驟S3中化學(xué)亞胺法得到多巴胺聚酰亞胺膜，多巴胺可增加吸液率，具有高粘附作用，可以增強(qiáng)載體與聚酰亞胺膜的結(jié)合，也可將得到的多巴胺聚酰亞胺膜再加熱到300℃，去除多巴胺，提高孔隙率；步驟S3中直接熱亞胺化處理，當(dāng)溫度升到300℃時，多巴胺分解，聚酰亞胺表面形成空隙，不僅能提高電池隔膜的浸潤性，而且還提高了空隙率。

優(yōu)選地，步驟S1中的多巴胺在載體中的質(zhì)量百分比是5％-20％。

優(yōu)選地，步驟S2中所述聚酰亞胺、所述負(fù)載多巴胺的載體和所述添加劑的質(zhì)量比為40:(1.2-10):(1-5)。