[发明专利]一种耐高温电池隔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，尤其涉及锂离子电池用电池隔膜的制备方法。

背景技术

由于锂离子电池具有高比能量、长循环寿命与快速充、放电等优点，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用，并且将是大型工具电池、汽车用电池的首选。

锂离子电池由电极、电解质及聚合物隔膜等部分组成。在锂离子电池正负极中间是隔膜材料，它是锂离子电池的关键组成部分之一。锂电池的安全性能不仅取决于正负极，隔膜对电池安全性同样具有重要影响。电池的安全性要求在电池的服役过程中甚至在滥用的情况下，隔膜都必须具有足够的隔离性和完整性、保证正负极的机械隔离。商品锂离子电池隔膜的材料主要有聚丙烯、聚乙烯单层微孔膜以及它们的多层复合微孔膜，但是由于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的熔点较低，在160℃以上温度很难保证其完整性，以致导致短路，甚至引起电池爆炸。

中国发明专利CN1725524A的公开了一种非水电解质电池用隔膜以及非水电解质电池，其中的隔膜是由层叠了聚烯烃层和耐热层的微多孔膜形成的非水电解质电池用隔膜，耐热层是由熔点为180℃以上的聚酰胺、聚酰亚胺、或聚酰胺酰亚胺形成。由于该电池隔膜采用聚烯烃层和耐热层经过层叠而成，因此聚烯烃层和耐热层之间的结合力较小，当电池使用中处于局部高温等异常情况时，由于热膨胀系数的巨大差别导致依附于聚烯烃基材的耐热层聚合物随之脱落，因此电池在高温条件下容易发生短路而引起电池爆炸。此外，由于该电池隔膜是由层叠了聚烯烃层和耐热层制成的，因此不能有效降低电池隔膜的膜厚，隔膜太厚，会影响锂离子的通过率，进而造成电池内阻增大，而且，隔膜太厚，会降低电池的容量。

中国发明专利CN101638490与CN101752539A公开了一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法。这两种方法都是采用添加成孔物质的方法形成孔洞，容易产生闭孔。闭孔无法发挥储存电解液、输运锂离子的作用。在本发明中，直接采用相转变方式成孔，该方法制备的隔膜无闭孔、透气性高，且可以更有效地控制隔膜的制备过程、可以制备孔径更细小、均匀隔膜。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种工艺简单的耐高温电池隔膜的制备方法，该制备方法生产的电池隔膜厚度小、孔隙率高、耐热性好、透气性好，且在大电流放电条件下能安全使用。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种耐高温电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

a、将多元有机羧酸酐和有机二胺溶于N,N’-二甲基乙酰胺溶剂中，并保持温度在30℃以下反应制得聚酰亚胺前驱体溶液；

b、将上述聚酰亚胺前驱体溶液浸润在玻璃或不锈钢基材上，并充分流平制得复合隔膜；

c、将步骤b制得的复合薄膜浸泡在丙酮水溶液或乙醇水溶液中，浸泡时间为1min以内，且丙酮水溶液和乙醇水溶液中的水的体积分水小于60%；

d、然后再放入水或乙醇水溶液中浸泡清洗0.5～2min，且乙醇水溶液中的水的体积分数小于60%；

e、最后将薄膜升温到300℃以上进行干燥脱水，亚胺化，得到聚酰亚胺电池隔膜。

作为优选，所述多元有机羧酸酐与有机二胺的摩尔比为1∶0.99－1.01，所述溶剂的用量为多元有机羧酸酐与有机二胺总重量的5－20倍。

作为优选，所述多元有机羧酸酐为均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、1,2’,3,3’-二苯甲酮四羧酸二酐、2,6-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、1,4-双(三氟甲基)-2,3,5,6-苯四羧酸二酐、2,7-二氯萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、2,3,6,7-四氯萘-2,4,5,8-四羧酸二酐、菲-1,8,9,10-四羧酸二酐、苯-1,2,3,4-四羧酸二酐和吡嗪-2,3,5,6-四羧酸二酐中的一种或多种的混合物。

作为优选，所述有机二胺为4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-硫基二苯胺、4,4’-亚异丙基二苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮、间苯二胺、对苯二胺、3,3’-磺酰基二苯胺、2,2’-双(4-氨基苯酚)、4,4’-二氨基联苯、4,4’-亚甲基二苯胺、3,3’-二羧基联苯胺、2,4-二氨基甲苯、2,5-二氨基甲苯中的一种或多种的混合物。