[发明专利]一种锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池隔膜及其制备方法，包括以下组分：聚酰亚胺前驱体、致孔剂和溶剂，所述聚酰亚胺前驱体包括二胺和二酐，所述二胺与二酐的摩尔比为1:1，所述二胺与溶剂的质量比为(1:9)～(2:3)，致孔剂和二酐的摩尔比为(1:1)～(3:1)。本发明通过致孔剂为聚酰亚胺引入纳米微孔打下基础，在后续处理中除去致孔剂，获得具有纳米级微孔结构的电池隔膜，不仅保留了聚酰亚胺优良的热稳定性、化学稳定性和力学性能，还能够通过控制工艺参数、致孔剂的粒径和数量来控制微孔的结构和尺寸，改变隔膜的孔隙率和透气率，且在热收缩率、化学稳定性和力学性能方面，较常规产品更优，适合广泛推广与使用。

技术领域

本发明涉及隔膜领域，具体是一种锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

电池隔膜为电池正极和负极之间的一层隔膜材料，在电池中至关重要，对电池安全性和成本有着直接影响，聚酰亚胺拥有良好的热稳定性、化学稳定性和突出的力学性能，其长期使用温度可达300℃，是现今综合性能最好的薄膜类绝缘材料，与聚烯烃隔膜相比，聚酰亚胺因具有极性基团而具有良好的锂离子电解液亲和性，因此被视为下一代锂离子隔膜材料。现有的聚酰亚胺隔膜制备方法多为静电纺丝法，这种方法工艺复杂，产量低，对纺丝溶液和环境的温度、湿度要求比较苛刻，很难用于工业化批量生产中。因此，我们提出一种锂离子电池隔膜及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂离子电池隔膜及其制备方法，包括以下组分：聚酰亚胺前驱体、致孔剂和溶剂，所述聚酰亚胺前驱体包括二胺和二酐，所述二胺与二酐的摩尔比为1:1。

作为本发明的一种优选实施方式，所述二酐为均苯四甲酸二酐、联苯四甲酸酐、二苯甲酮四酸二酐、二苯醚四酸二酐、环丁烷四甲酸二酐中的一种，所述二胺为二氨基二苯醚、对苯二胺、二氨基二苯甲烷、间苯二胺、邻甲苯二胺中的一种。

作为本发明的一种优选实施方式，所述二胺与溶剂的质量比为(1:9)～(2:3)，致孔剂和二酐的摩尔比为(1:1)～(3:1)。

作为本发明的一种优选实施方式，所述致孔剂为聚环氧乙烷、聚己内酯、聚乳酸、聚氧乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

在上述技术方案中，所选致孔剂均为高分子聚合物，与聚酰亚胺前驱体间的相容性较好，更利于致孔剂在聚酰亚胺前驱体的均一分散，为后续电池隔膜的孔隙的均匀分布奠定基础，可对致孔剂的粒径和数量进行选择，用以控制隔膜中微孔的结构和尺寸；且所选致孔剂均具有的可降解特性，便于后续在电池隔膜的制备中进行热分解，发挥致孔作用。

作为本发明的一种优选实施方式，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、丙酮中的一种。

在上述技术方案中，所选溶剂的极性较高，反应物在溶剂中的溶解度相对较高，且所选溶剂的黏度较小，避免影响反应物在溶剂中的扩散速度，与所设定的工艺参数协同，促进反应时间的缩短，利于工业化生产。

一种锂离子电池隔膜及其制备方法，包括以下步骤：

1)制备聚酰亚胺前驱体；

2)反应；

3)干燥；

4)拉伸；

5)热亚胺化；

6)热定型。

作为本发明的一种优选实施方式,包括以下步骤：

1)制备聚酰亚胺前驱体：取二胺溶于溶剂，加入二酐，反应得到聚酰亚胺前驱体，制得聚酰亚胺前驱体溶液；