[发明专利]具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体、芳纶铸膜液、锂电池隔膜及制备方法和锂电池

说明书

本发明提供一种具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体、芳纶铸膜液、锂电池隔膜及制备方法和锂电池。具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体，其制备方法包括：将芳香族二胺溶于有机溶剂，在惰性气体环境下加入芳香族二酰氯和芳香族二酸酐，进行第一反应；加入脱水剂进行第二反应。芳纶铸膜液，其原料包括具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体和无机颗粒。锂电池隔膜包括基材和涂覆在基材表面的涂覆层，涂覆层包括芳纶铸膜液。锂电池隔膜的制备方法包括将包括芳纶铸膜液在内的物质涂覆在基材上，再进行凝固处理，然后置于水中浸泡，最后进行干燥处理。锂电池包括锂电池隔膜。本申请提供的锂电池隔膜制的锂电池安全性能好。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体、芳纶铸膜液、锂电池隔膜及制备方法和锂电池。

背景技术

锂电池被广泛应用于移动电子设备和动力装置中，其中隔膜作为其重要组成部分，对锂电池的安全性具有非常重要的影响，为提高锂电池隔膜的热稳定性和浸润性，目前使用最广泛的是在聚烯烃隔膜上涂覆涂层，陶瓷是常用的涂覆材料，但存在耐高温性能差、涂层易脱落等问题。芳纶具有高强度、高模量、耐化学腐蚀等优良性能，因此被开发应用于聚烯烃隔膜的涂层，可提高隔膜高温下的热稳定性及耐氧化性能。但高能量密度三元电池需要开发热稳定性能更优异的隔膜来提升电池安全性，芳纶的分解温度为420℃，作为聚烯烃隔膜的涂层，应用在锂电池领域，其在耐热性能，热稳定性和力学性能方面有待进一步改善。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体，通过在芳纶中引入聚酰亚胺结构，提升芳纶的耐热性能，从而提高锂电池的安全性能。

本发明的第二目的在于提供一种芳纶铸膜液，使用其制得的锂电池隔膜具有良好的热稳定性。

本发明的第三目的在于提供一种锂电池隔膜，所述锂电池隔膜具有良好的热稳定性和较高的破膜温度。

本发明的第四目的在于提供一种锂电池隔膜的制备方法，其条件可控，易于扩大化生产，所制得的锂电池隔膜性能好。

本发明的第五目的在于提供一种锂电池，所述锂电池的安全性能更好。

为实现以上目的，特采用以下技术方案：

一种具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体，其制备方法包括：

将芳香族二胺溶于有机溶剂，在惰性气体环境下加入芳香族二酰氯和芳香族二酸酐，进行第一反应；然后加入脱水剂进行第二反应，得到具有聚酰亚胺结构的改性芳纶聚合体。

在芳纶的合成过程中加入一定比例的芳香族二酐类化合物，在聚酰胺的分子链中引入含氮五元环和芳环的聚酰亚胺结构，使得分子链的刚性增大，分子间的相互作用力增强，在不影响芳纶优越性的同时，进一步提升聚合物的耐热性、热稳定性和力学性能。

优选地，所述有机溶剂中还加入有助溶剂，所述助溶剂包括氯化钙和/或氯化锂；

进一步优选地，所述助溶剂的添加量为所述有机溶剂质量的1～15％；

更进一步优选地，加入所述助溶剂之后加热至60～100℃搅拌溶解，然后降温至10～35℃；

优选地，所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和邻苯二甲酸二甲酯中的一种或多种。

添加助溶剂有助于反应单体更好的溶解，提高反应效率，对有机溶剂和助溶剂的优选，对助溶剂添加量的优选，以及对溶解条件的优选，都可以进一步提高反应效率。

可选地，所述芳香族二胺包括对苯二胺、间苯二胺和联苯二胺中的一种或多种，所述芳香族二酰氯包括对苯二甲酰氯和/或间苯二甲酰氯，所述芳香族二酸酐包括均苯四甲酸酐和/或联苯四甲酸二酐；