[发明专利]一种新型钠离子电池隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型钠离子电池隔膜的制备方法，涉及锂离子电池技术领域，通过控制聚胺酸分子链末端的功能基团使其表面有酸酐基团、硅钨杂多酸胺盐通过表面的氨基与聚胺酸发生反应降低隔膜的介电常数使隔膜有较好的绝缘特性、且硅钨杂多酸钠盐中的钠离子能在其多孔纳米离子中传输，提高隔膜的导离子特性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种新型钠离子电池隔膜的制备方法。

背景技术

钠离子电池（Sodium-ion battery），是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。

与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：（1）钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；（2）由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液（同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20%左右）降低成本；（3）钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；（4）由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。

钠离子电池是一种新型摇椅电池，近年来随着锂离子电池原材料价格上涨的趋势越来越严重，钠离子电池由于其自身的成本优势，越来越得到电池界的关注。但由于钠离子电池相比于锂离子电池，研究热度不及后者，且产业链也不成熟，导致各主材均处于研发阶段。其中钠离子电池隔膜就是其中一个关键环节，动力及储能电池要求其使用的隔膜除了具有普通隔膜的基本性能外，还应具有更优异的耐高温性能，很多电池厂家要求隔膜具有150℃的高温热收缩性能。常规聚烯烃隔膜中，聚乙烯隔膜的熔点为130℃，超过熔点，隔膜则会熔断；而聚丙烯的熔点为163℃，当温度达到150℃时，隔膜将收缩30%以上。因此，传统的聚烯烃隔膜无法满足动力锂电池的要求，且传统的聚烯烃隔膜吸液、保液性差，增加了电池的内阻。

而聚酰亚胺（PI）这种材料拥有良好的热稳定性、化学稳定性和突出的力学性能，其长期使用温度可高达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，PI因具有极性基团而具有较好的锂离子电解液亲和性，因此被视为下一代锂离子电池隔膜材料。 同样的，硅钨杂多酸盐是一种无机多孔纳米离子，在合成有机-无机纳米复合材料领域作为构筑块能显著改善材料的性能。因此，如果能将上述两种材料运用在钠离子电池的隔膜中，将会带了极好的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种通过控制聚胺酸分子链末端的功能基团使其表面有酸酐基团、硅钨杂多酸胺盐通过表面的氨基与聚胺酸发生反应降低隔膜的介电常数使隔膜有较好的绝缘特性、且硅钨杂多酸钠盐中的钠离子能在其多孔纳米离子中传输，提高隔膜的导离子特性的新型钠离子电池隔膜的制备方法。

本发明提供的一种新型钠离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

聚胺酸合成步骤，在室温下向三颈烧瓶中加入4,4-二氨基二苯醚，并在氮气氛围下向4,4-二氨基二苯醚中加入N,N-二甲基甲酰胺进行溶解混合制得混合溶液，然后间隔固定时间分三次向混合溶液中加入均苯四甲酸酐；

优选地，所述聚胺酸合成步骤中，每100毫升的4,4-二氨基二苯醚，加入450毫升N,N-二甲基甲酰胺，以及100毫摩尔均苯四甲酸酐。

更为具体的，所述间隔固定时间至少为4小时。

硅钨酸胺钠合成步骤，将九水合硅酸钠溶于去离子水中制成溶液Ⅰ，以及将二水合钨酸钠溶于水中制成溶液Ⅱ，将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ搅拌混合后滴加氯化铵将PH值都调节至5~6之间，再加入氯化钠产生大量沉淀，收集沉淀物并用饱和氯化钠溶液进行清洗得到硅钨酸胺钠；