[發明專利]一種聚酰亞胺氣凝膠薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011622947.8
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112940307B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 張和平;鄧玉睿;龔倫倫;程旭東;潘月磊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08G73/10;H01M50/403;H01M50/423
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發明提供了一種聚酰亞胺氣凝膠薄膜的制備方法，包括：將二酐單體、二胺單體、交聯劑、脫水劑和催化劑在溶劑中混合，得到聚酰亞胺溶液；將所述聚酰胺酸溶液制備成聚酰亞胺薄膜后靜置老化；將靜置老化后的聚酰亞胺薄膜進行溶劑交換后干燥，得到聚酰亞胺氣凝膠薄膜。本發明制備的聚酰亞胺氣凝膠薄膜具有均一交聯的纖維結構；可以瞬間吸收電解液，吸液率可以達到400％以上；力學性能優異，可以有效抑制鋰枝晶的形成；熱穩定性好，在250℃條件下收縮率很小，可以穩定使用；制備的電池循環、倍率性能及高溫下運行性能都非常優異。本發明還提供了一種聚酰亞胺氣凝膠薄膜和應用。

技術領域

本發明屬于薄膜技術領域，尤其涉及一種聚酰亞胺氣凝膠薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池主要由正極、負極、電解液和隔膜組成。隔膜作為鋰離子電池的一個重要的組成部分，其主要作用是將電池的正、負極隔開，防止兩極直接接觸而發生短路；此外，還具有使離子自由通過的功能。雖然鋰電池隔膜并不直接參與鋰電池充放電時的電化學反應，但隔膜的好壞直接影響了鋰電池的安全性能和循環性能。目前大多數使用的隔膜是聚烯烴基隔膜，包括聚丙烯和聚乙烯，它們具有高可燃性和低熱穩定性。為了提高鋰離子電池的熱安全性能，制備耐高溫鋰電池隔膜是隔膜行業的研究熱點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種聚酰亞胺氣凝膠薄膜及其制備方法和應用，本發明提供的聚酰亞胺氣凝膠薄膜作為電池隔膜具有較好的性能。

本發明提供了一種聚酰亞胺氣凝膠薄膜的制備方法，包括：

將二酐單體、二胺單體、交聯劑、脫水劑和催化劑在溶劑中混合，得到聚酰亞胺溶液；

將所述聚酰胺酸溶液制備成聚酰亞胺薄膜后靜置老化；

將靜置老化后的聚酰亞胺薄膜進行溶劑交換后干燥，得到聚酰亞胺氣凝膠薄膜。

優選的，所述二酐單體包括3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、4,4’-聯苯醚二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐和均苯四甲酸二酐中的一種或幾種。

優選的，所述二胺單體包括4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、2,2’-二甲基聯苯胺、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷和4,4’-二氨基二苯甲烷中的一種或幾種。

優選的，所述溶劑選自于N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃和甲醇的混合溶液、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一種或幾種。

優選的，所述交聯劑為1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯。

優選的，所述脫水劑為乙酸酐。

優選的，所述催化劑為吡啶。

優選的，所述二胺單體和二酐單體的摩爾比為(15～35)：(16～36)；

所述脫水劑、催化劑和二酐單體的摩爾比為(5～10)：(5～10)：1；

所述交聯劑與二胺單體的摩爾比為1：(35～45)。

本發明提供了一種上述技術方案所述的方法制備得到的聚酰亞胺氣凝膠薄膜。

本發明提供了一種電池隔膜，所述電池隔膜為上述技術方案所述的聚酰亞胺氣凝膠隔膜。