[发明专利]一种多孔聚酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔聚酰亚胺薄膜及其制备方法、锂离子电池。多孔聚酰亚胺薄膜的制备方法包括如下步骤：将二酐和二胺在极性溶剂中进行缩聚反应，反应完成后，加入成孔剂，混匀，得到聚酰胺酸铸膜液；将所述聚酰胺酸铸膜液涂布在表面光滑的基板上，然后浸没在凝固浴中进行相转化反应，得到聚酰胺酸凝固膜；将所述聚酰胺酸凝固膜经干燥处理后，置于亚胺化试剂的蒸汽中进行亚胺化处理，得到多孔聚酰亚胺薄膜；其中，所述亚胺化试剂为乙酸酐和吡啶的混合物，所述亚胺化处理的蒸汽温度为70℃～80℃，所述亚胺化处理的时间为4h～6h。采用上述方法制备得到的多孔聚酰亚胺薄膜表面光滑平整、无裂纹，机械性能好、孔隙率高，能够提高锂电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，特别是涉及一种多孔聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来由于能源短缺和环境污染的问题日益凸显，锂电池作为一种安全高效清洁能源，已经成为科研工作者的研究重点。隔膜作为锂电池的重要组成部分，其作用在于防止电池正负极物理接触和允许电池中自由离子运输。隔膜对电池的安全也有重要的影响。电池在使用不当时，电池的内部或外部可能会发生过热，传统的聚烯烃隔膜的电池温度超过160℃时会发生熔断，导致正负极接触而短路，从而导致电池着火或爆炸，对使用者的生命安全造成很大威胁。此外隔膜能够影响电池的倍率性能、能量密度、循环使用寿命等，因此隔膜要求具有良好的绝缘性能和机械强度，以及优异的化学稳定性、热稳定性、孔隙率、电解液吸收率和保持率等。目前商业锂电池隔膜应用比较广泛的是聚烯烃(PO)微孔隔膜，如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)隔膜，但这种隔膜的热稳定性较差，孔隙率和电解液的吸收率较低，存在较大的安全隐患，不能够满足锂电池进一步的发展需要。

聚酰亚胺(PI)是一种综合性能良好的新型绝缘材料，具有优异的热稳定性和机械性能，可以在300℃以上的温度条件下长期使用，是理想的电池隔膜材料。利用PI制备电池隔膜能够降低电池由于内部过热引发安全事故的风险，有很高的应用价值。目前制备聚酰亚胺电池隔膜的方法主要有静电纺丝法、相转化法和无机填料脱除法。相转化法制备聚酰亚胺电池隔膜大体分为两种路线，第一种是用胺和酸酐合成聚酰亚胺溶液，然后相转化制备聚酰亚胺隔膜；第二种是先用胺和酸酐制备聚酰胺酸，然后相转化制备聚酰胺酸隔膜，再将聚酰胺酸隔膜进行亚胺化处理，得到聚酰亚胺隔膜。目前，主要采用第二种相转化法制备聚酰亚胺隔膜。

然而，上述第二种相转化法中，将聚酰胺酸隔膜转化成聚酰亚胺隔膜大多采用加热的方法进行，在加热过程中聚酰胺酸脱水闭环生成聚酰亚胺，但此方法的亚胺化反应温度较高，通常在200℃以上，容易造成隔膜卷曲变形、表面出现裂纹等问题。

发明内容

基于此，有必要针对高温条件下，聚酰胺酸薄膜亚胺化成聚酰亚胺薄膜的过程中发生干裂、卷曲变形的问题，提供一种多孔聚酰亚胺薄膜的制备方法，能够制备得到的表面平整光滑、无裂纹的多孔聚酰亚胺薄膜。

一种多孔聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括如下步骤：

将二酐和二胺在极性溶剂中进行缩聚反应，反应完成后，加入成孔剂，混匀，得到聚酰胺酸铸膜液；

将所述聚酰胺酸铸膜液涂布在表面光滑的基板上，然后浸没在凝固浴中进行相转化反应，得到多孔聚酰胺酸凝固膜；

将所述多孔聚酰胺酸凝固膜经干燥处理后，置于亚胺化试剂的蒸汽中进行亚胺化处理，得到多孔聚酰亚胺薄膜；

其中，所述亚胺化试剂为乙酸酐和吡啶的混合物，所述亚胺化处理的蒸汽温度为65℃～85℃，所述亚胺化处理的时间为4h～8h。