[发明专利]PI‑SiO2‑PTFE三元纳米复合多曲孔膜材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种纳米复合多曲孔膜材料，它以聚酰亚胺(PI)纳米纤维非织造布为基材，基材孔隙中填充有复合纳米颗粒；其特征在于所述的复合纳米颗粒由聚四氟乙烯纳米微球(PTFE‑NP)和二氧化硅纳米颗粒(SiO2‑NP)以(7‑12)/(8‑13)的重量比混合构成。本发明提供的纳米复合多曲孔膜材料具有耐高温、适中的孔隙率、适中的面密度、良好的离子传输性和优异的机械性能，用在锂离子电池中，可克服纯聚酰亚胺纳米纤维隔膜由于孔隙率过高而造成电池微短路的问题；可解决动力锂离子电池因机械碰撞导致热失控的严重问题。

主权项

一种纳米复合多曲孔膜材料，它是一种有机/无机三元纳米复合膜材料，它以电纺聚酰亚胺PI纳米纤维非织造布为基材，基材孔隙中填充有聚四氟乙烯纳米微球PTFE‑NP和二氧化硅纳米颗粒SiO2‑NP，两者重量比为42/38；其制备方法如下：(1)聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液PTFE‑NP/SiO2‑NP/H2O‑1的配置：取直径主要分布在300nm且固含量为60wt％的聚四氟乙烯纳米微球乳液70.0克、主要粒径分布在200nm的二氧化硅纳米颗粒38.0克、聚丙烯酸铵0.3克、丙烯酸丁酯‑丙烯酸异辛酯共聚物8.7克、蒸馏水328.0克，一次性放入烧杯中，在每分钟8000转的转速下乳化，形成绝对粘度为29mPa·S的聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液PTFE‑NP/SiO2‑NP/H2O‑1；(2)PTFE‑NP/SiO2‑NP/PI三元纳米复合耐高温高安全电池隔膜的制备：将上面所配置的PTFE‑NP/SiO2‑NP/H2O‑1聚四氟乙烯纳米微球和二氧化硅纳米颗粒水基混合悬浮液在玻璃板上铺平形成厚度为40μm的悬浮液膜，然后将厚度为9μm的电纺PI纳米纤维非织造布覆盖在PTFE‑NP/SiO2‑NP/H2O‑1悬浮液膜上，悬浮液渗进PI纳米纤维非织造布中，待纳米纤维布上层湿透，表明非织造布的孔隙中已完全充满了悬浮液，揭起PI纳米纤维非织造布，在100℃下热烘10min，升温至200℃热处理5min,使PTFE‑NP纳米微球和二氧化硅纳米颗粒间以及它们与PI纳米纤维间通过聚丙烯酸酯共聚物熔融而充分粘结形成有机/无机三元纳米复合多曲孔膜。