[发明专利]一种耐高温的聚酰亚胺电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺电池隔膜及其制备方法。 

背景技术

由于锂离子电池具有高比能量、长循环寿命与快速充、放电等优点，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用，并且将是大型工具电池、汽车用电池的首选。 

锂离子电池由电极、电解质及聚合物隔膜等部分组成。在锂离子电池正负极中间是隔膜材料，它是锂离子电池的关键组成部分之一。锂电池的安全性能不仅取决于正负极，隔膜对电池安全性同样具有重要影响。电池的安全性要求在电池的服役过程中甚至在滥用的情况下，隔膜都必须具有足够的隔离性和完整性、保证正负极的机械隔离。商品锂离子电池隔膜的材料主要有聚丙烯、聚乙烯单层微孔膜以及它们的多层复合微孔膜，但是由于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的熔点较低，在160℃以上温度很难保证其完整性，以致导致短路，甚至引起电池爆炸。 

中国发明专利CN1725524A的公开了一种非水电解质电池用隔膜以及非水电解质电池，其中的隔膜是由层叠了聚烯烃层和耐热层的微多孔膜形成的非水电解质电池用隔膜，耐热层是由熔点为180℃以上的聚酰胺、聚酰亚胺、或聚酰胺酰亚胺形成。由于该电池隔膜采用聚烯烃层和耐热层经过层叠而成，因此聚烯烃层和耐热层之间的结合力较小，当电池使用中处于局部高温等异常情况时，由于热膨胀系数的巨大差别导致依附于聚烯烃基材的耐热层聚合物随之脱落，因此电池在高温条件下容易发生短路而引起电池爆炸。此外，由于该电池隔膜是由层叠了聚烯烃层和耐热层制成的，因此不能有效降低电池隔膜的膜厚，隔膜太厚，会影响锂离子的通过率，进而造成电池内阻增大，而且，隔膜太厚，会降低电池的容量。 

中国发明专利CN101638490与CN101752539A公开了一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法。这两种方法都是采用添加成孔物质的方法形成孔洞。但是采用这两种方法形成的孔洞不够细小和均匀。 

因此需要一种新的锂离子电池隔膜及其制备方法以解决上述问题。 

发明内容

发明目的：本发明的目的针对现有的电池隔膜耐热性差、隔膜厚度太大、安全性能低的缺陷，提供一种耐高温的聚酰亚胺电池隔膜及其制备方法。 

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的可采用如下技术方案： 

一种耐高温的聚酰亚胺电池隔膜的制备方法，包括以下步骤： 

a、将多元有机羧酸酐或其衍生物以及有机二胺溶解于N,N’-二甲基乙酰胺溶剂中，所述多元有机酸酐或其衍生物与有机二胺的摩尔比为1∶0.99-1.01，所述N,N’-二甲基乙酰胺溶剂的重量与所述多元有机羧酸酐或其衍生物和所述有机二胺的总重量之比为12-20，制备过程中溶液温度控制在10-30℃，得到聚酰亚胺前驱体溶液； 

b、将步骤a制备的聚酰亚胺前驱体溶液涂覆在基板上，涂覆厚度为110-300μm，经过相转变-清洗-干燥，得到聚酰亚胺电池隔膜。 

优选的，步骤b中所述相转换是将涂覆有聚酰亚胺前驱体溶液的基板浸泡在丙酮/水或乙醇/水的混合溶液中，浸泡时间为0.5-0.8分钟； 

优选的，步骤b中所述清洗是将涂覆有聚酰亚胺前驱体溶液的基板浸泡在水或乙醇的水溶液中，浸泡时间为0.5分钟； 

优选的，步骤b中所述干燥是将经过相转换-清洗得到的薄膜升温到350-400℃进行干燥。 

优选的，所述升温过程为：先在80-120℃保温20-60min，再升温至200-270℃保温30-50min，然后升温至350-400℃保温10-50min。 

优选的，所述多元有机酸酐或其衍生物为均苯四甲酸二酐、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、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、1,4-双(三氟甲基)-2,3,5,6-苯四羧酸二酐、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、菲-1,8,9,10-四羧酸二酐、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种或几种。