[发明专利]一种锂离子电池用皮芯型纤维结构的复合隔膜

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池用皮芯型纤维结构的复合隔膜，该复合隔膜为皮芯型纤维结构的聚酰亚胺/聚碳酸酯复合膜；在皮芯型纤维结构中，聚酰亚胺为芯、聚碳酸酯为皮；以质量分数计，聚酰亚胺/聚碳酸酯复合膜中含聚酰亚胺60％～90％，含聚碳酸酯10％～40％；所述的聚酰亚胺/聚碳酸酯复合膜通过静电纺丝法和热亚胺化制备得到，具有丰富的孔道结构和较高的孔隙率，具有良好的透气性，利于电解液的吸收、保持和离子在隔膜中的传输，提高了锂离子电池的充放电效率。因此，本发明的皮芯型纤维结构的复合隔膜展现出优异的透气性和热稳定性，显著提高了与电解液的亲和性，对电解液的接触角和吸液率更优良。

技术领域

本发明属于功能材料制备领域，特别涉及锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池用皮芯型纤维结构的复合隔膜。

背景技术

锂离子电池(LIBs)具有电压高、比能量高、寿命长、无记忆效应、环境友好、充电速度快、自放电率低等优势，目前已然成为最受关注、产量最高的消费类电池品种。锂离子电池隔膜具有避免电池正负电极接触、保有电解液、允许锂离子通过的重要作用，其性能会对锂离子电池的电化学性能产生巨大影响。因此，对电池隔膜进行研究开发、提高隔膜性能将是未来锂离子电池发展的一个重要部分。

锂离子电池所用的隔膜应同时具有电子绝缘性和电解质离子导体的特性，且必须具备良好的力学性能和化学、电化学稳定性，以及能够在充放电的反复循环过程中始终保持对电解液良好的浸润性等。隔膜虽然不会影响电池的能量储存和输出，但是隔膜对电池的界面结构、内阻、容量、循环和安全都有着至关重要的作用。目前商业锂电池隔膜应用比较广泛的是聚烯烃微孔膜，如聚乙烯和聚丙烯隔膜，但这种隔膜的热稳定性较差，润湿性、孔隙率和电解液的吸收率等都比较低，存在安全隐患，不足以满足人们的要求。

中国发明专利201711101403.5公开了一种锂离子电池用隔膜，由基膜及覆盖两侧的涂层组成，基膜由聚砜膜和无纺布复合而成；涂层由硬脂酸聚氧乙烯酯、聚丙烯增强纤维、纳米锌锰粉、硝酸铈、六偏磷酸钠、烷基磺酸钠、丙二醇苯醚、丁醚醋酸酯、聚氧乙烯醚、陶瓷粉体组成。该发明制备的隔膜具有强度高、抗氧化性和热稳定性强的优点；但该隔膜成分复杂、制备方法复杂且成本较高。

中国发明专利201810169305.3公开了一种锂离子电池隔膜，包括PP/PE/PP多孔膜基材和PP/PE/PP多孔膜基材表面的环糊精聚合物层，其制备方法包括以下步骤：将环糊精聚合物浆料均匀涂覆于PP/PE/PP多孔膜基材上，形成环糊精聚合物层，干燥后得到锂离子电池隔膜；该发明主要实现了隔膜热收缩率的降低，但制备工艺复杂，添加多种助剂，隔膜的综合性能仍不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种锂离子电池用皮芯型纤维结构的复合隔膜，具有优异的热稳定性能兼具较高的透气性、润湿性和电解液的吸液率，综合性能优异，能够广泛应用于锂离子电池中满足更高的使用要求。

为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：

本发明提供了一种锂离子电池用皮芯型纤维结构的复合隔膜，该复合隔膜为皮芯型纤维结构的聚酰亚胺/聚碳酸酯复合膜；在皮芯型纤维结构中，聚酰亚胺为芯、聚碳酸酯为皮；以质量分数计，聚酰亚胺/聚碳酸酯复合膜中含聚酰亚胺60％～90％，含聚碳酸酯10％～40％。

本发明中，所述的皮芯型纤维结构的聚酰亚胺/聚碳酸酯复合膜通过下述方法制得：

(1)分别称取摩尔比为1:1.01的4,4'-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐，在冰水浴中将4,4'-二氨基二苯醚搅拌溶解于一定量的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，保持冰水浴并将均苯四甲酸二酐分三次加入反应体系中，在冰水浴中机械搅拌反应12-24h后，得到聚酰胺酸溶液；