[发明专利]一种聚酰胺酰亚胺锂电池隔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池应用领域，尤其涉及一种聚酰胺酰亚胺锂电池隔膜的制 备。

背景技术

锂离子电池由于具有功率密度高、自放电率低、循环寿命长、无记忆效应、 放电电压稳定和快速充放电性等优点，已逐步替代传统铅酸蓄电池和镍镉蓄电 池，成为动力电池的主要选择。隔膜是锂离子电池的关键部件，在电池中起着阻 隔正负极电子电导，允许电解液离子自由通过从而实现离子传导的重要作用，是 电池容量、循环能力和安全性能的重要决定因素。

目前，动力电池在大功率输出性能和安全性方面的需求对锂电池提出了重大 挑战。在大功率放电过程中，电池局部温度可达到100℃左右，另外，电池在使 用过程中遭遇撞击等不利条件时导致电压瞬时下降，电流急剧升高放热，也会使 电池温度骤升。在这种情况下，对隔膜的耐温性提出了更高的要求。现有应用最 广泛的聚烯烃(PP、PE)隔膜，在100℃以内即发生软化变形，电池安全性大打 折扣，因此，近年来研究者一方面通过在PP、PE隔膜上涂覆纳米陶瓷粒子提高 其耐温性，另一方面开始寻找可代替传统聚烯烃的耐高温新材料用于隔膜，聚酰 亚胺材料是其中主要的研究方向。

CN104752665A公开了一种聚酰亚胺多孔纳米纤维电极隔膜的制备方法，得 到的聚酰亚胺纳米多孔纤维膜从耐温性和充放电倍率上讲，是锂离子电池隔膜的 理想材料，但是纳米纤维隔膜穿刺强度不高，易被电解液中锂枝晶戳穿，使电池 发生短路危险。JP11310658A2公开了一种聚酰亚胺和多孔聚烯烃类膜复合膜， 以改善电池隔膜的耐热性，然而，当温度超过聚烯烃材料的熔点(约180℃)时， 该聚酰亚胺复合隔膜依旧存在短路的危险。CN101000951A公开了一种将聚酰亚 胺溶液与成孔剂混合成膜，并在低于聚酰亚胺玻璃化转变温度下除去成孔剂，所 述成孔剂一般为非挥发性有机溶剂，如壬烷、液体石蜡等，虽然上述物质可以通 过成孔物质的逸出来获得聚酰亚胺微孔，但是该方法很难彻底除去成孔物质。 CN101645497A公开了一种将聚酰亚胺酸、溶剂和成孔物质的混合物形成聚酰亚 胺酸膜，再将膜静置在可以溶解或者反应掉成孔剂的凝固液中除去成孔剂，然后 再将聚酰亚胺酸膜亚胺化，该法的聚酰亚胺酸膜在凝固浴中发生降解的几率变 大，并且直接进凝固浴易使膜表面迅速发生反应，而内部未来得及发生反应，这 样极易形成皮包芯结构，影响穿刺强度等机械性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种以非质子溶剂可溶聚酰胺酰亚胺为 材料的锂电池隔膜的制备方法，既满足了锂电池应用环境对隔膜的要求，同时增 加了隔膜的耐受温度，提高了锂电池长期使用中的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚酰胺酰亚胺锂电池隔膜的制 备方法，其特征在于，包括：将聚酰胺酰亚胺溶解在非质子性极性溶剂中，得到 聚酰胺酰亚胺溶液，在聚酰胺酰亚胺溶液中添加成孔剂，搅拌混合得到涂膜液， 脱泡，通过刮刀在基板上刮涂成初生膜，初生膜经梯度凝固浴逐步凝固成形，得 到凝固膜，将凝固膜水洗以去除其中的成孔剂，得到成孔隔膜，经烘干、拉伸定 型，得到聚酰胺酰亚胺锂电池隔膜。

优选地，所述的聚酰胺酰亚胺溶液的质量浓度为0～80％，不为0。

更优选地，所述的聚酰胺酰亚胺溶液的质量浓度为10～40％。

优选地，所述的非质子性极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N’N-二甲基 甲酰胺(DMF)和N’N-二甲基乙酰胺(DMAc)中的至少一种。

所述的成孔剂为易吸湿小分子无机物，优选为氯化锂、溴化锂、无水氯化 钙、氯化镁、氯化铁、氯化铝、硫酸钠、无水硫酸铜、高氯酸镁和氧化铝中的至 少一种，更优选为无水氯化钙。所述的成孔剂的添加比例为聚酰胺酰亚胺聚合物 的0～80％(质量分数)，不为0，优选为30～60％，视孔隙率要求决定。

优选地，所述的刮刀与基板之间的刮涂间隙控制在50～400μm，更优选为 100～200μm。