[发明专利]一种以纳米级锌粉或锰粉为成孔物质的多孔聚酰亚胺薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺薄膜，具体涉及一种以纳米级锌粉或锰粉为成孔物质 的多孔聚酰亚胺薄膜的制备方法。

背景技术

动力锂离子电池具有高放电容量、大电流充放电等特点，这就要求要求 动力锂离子电池隔膜必须薄并且在高温时具备良好的机械性能(即热稳定 性)。聚酰亚胺由于具有耐高温、耐有机化学腐蚀和对环境友好等特点，其多 孔薄膜材料作为动力锂离子电池的隔膜是一个不错的选择，因而多孔聚酰亚 胺薄膜作为电池隔膜的研究成为当今的一个热点。

公开号为CN101000951A、CN101665580A的发明专利均公开了一种多孔聚 酰亚胺膜的制备方法，即使用非挥发性有机溶剂(如液体石蜡或矿物油、环 氧大豆油等)作为成孔物质，与聚酰胺酸混合制备聚酰胺酸-成孔物质复合薄 膜，然后加热亚胺化得到聚酰亚胺-成孔物质复合薄膜，最后使用相转移方法 去除成孔物质得到纳米聚酰亚胺多孔薄膜。上述方法制备的纳米多孔聚酰亚 胺薄膜虽具有较好力学性能，但由于方法中采用的成孔物质与聚酰胺酸并不 能互溶，也不能形成比较稳定的混合物，因而在聚酰胺酸固化过程中会产生 成物质团聚现象，影响多孔聚酰亚胺薄膜孔的均匀性或一致性。

公开号为CN102516582A、CN101659753A、CN101638490A、CN101645497A 和CN101656306A的发明专利以及美国专利US20100028779等公开的聚酰亚胺 薄膜的制备方法中，使用碱土金属的氧化物、氢氧化物、碳酸化合物、碱金 属的磷酸盐、碳酸化合物及氢氧化铝等材料作为成孔物质，预先制备聚酰亚 胺-成孔物质复合薄膜，然后使用相转移方法去除成孔物质得到孔径在50～ 300纳米之间的多孔聚酰亚胺薄膜。这些无机成孔物质材料与聚酰胺酸能够 形成均匀的复合薄膜，致使得到的多孔聚酰亚胺薄膜纳米孔分布均匀、微观 结构良好，但所得多孔薄膜的力学性能欠佳,具有陶瓷般的脆性，不能卷曲、 弯折。

为了提高多孔聚酰亚胺薄膜的力学性能，研究人员进行了大量的研究， 如公开号为CN102582138A、CN 1O2203174A、CN102844362A的发明专利，采 用多层聚酰亚胺薄膜的方法(即把具有合适孔径(0.01～5微米)但力学性 能欠佳的多孔聚酰亚胺薄膜涂覆在力学性能较好的大孔聚酰亚胺薄层(起支 架功能)上面)，以达到改善多孔薄膜材料的力学性能，但这种方法明显增加 了薄膜的厚度。另外，公开号为CN103383996A的发明专利公开了一种使用 可溶性聚酰亚胺和无机成孔物质制备多孔聚酰亚胺薄膜的方法，制备的多孔 聚酰亚胺薄膜孔径均匀、力学性能良好，但所得薄膜材料在经过锂离子电解 液的浸泡后力学性能会大幅降低，不适合作电池隔膜。

公开号为CN103132238A、CN 102383222A、CN103474600A、CN102251307A 及CN102754242A等专利均公开了使用静电混纺的无纺织技术制备了聚酰亚 胺纳米纤维薄膜，所得薄膜的力学性能良好，但很难兼顾孔径微小和厚度又 薄的两个方面的指标。

作为动力锂离子电池隔膜的多孔聚酰亚胺薄膜，其孔隙要分布均匀、力 学性能良好且耐溶剂性能较佳，因此，使用上述方法得到的多孔聚酰亚胺薄 膜不能满足作为动力锂离子电池隔膜的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以纳米级锌粉或锰粉为成孔物质的 多孔聚酰亚胺薄膜的制备方法。由该方法制备的薄膜纳米孔分布均匀、孔径 均匀、力学性能良好且耐锂离子电解液好。

本发明所述的以纳米级锌粉或锰粉为成孔物质的多孔聚酰亚胺薄膜的制 备方法，包括：将成孔物质均匀分散于聚酰胺酸溶液中，得到前驱体溶液， 所得前驱体溶液涂覆于基体表面，烘干后进行热亚胺化，所得聚酰亚胺-成孔 物质复合薄膜置于刻蚀液中刻蚀除去成孔物质，洗涤，干燥后得到多孔聚酰 亚胺薄膜；其中，所述的成孔物质为纳米级的锌粉或锰粉。