[发明专利]一种基于生物质呋喃基聚合物的锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于生物质呋喃基聚合物的锂电池隔膜及其制备方法，涉及电池隔膜技术领域，本发明基于生物质呋喃基聚合物制备的锂电池隔膜的耐高温性能好，在400℃下不会发生明显的分解和碳化，可以提高锂电池的安全性，尤其适用于电动汽车所用锂离子电池，在电动汽车工作过程中隔膜能够耐受更高的温度，安全性大大提高，电动车的使用便利性和稳定性也随之提高；并且本发明所述结构的生物质呋喃基聚合物的价格低廉，来源广泛，具有较大的市场优势。

技术领域：

本发明涉及电池隔膜技术领域，具体涉及一种基于生物质呋喃基聚合物的锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术：

随着能源危机和环境污染问题日益严重，对可再生能源的需求正迅速增加。电池储能是可再生能源发展的关键，尤其是锂电池，因其具有高能量密度、无记忆效应和环境友好等优势，目前已广泛应用于电动汽车、航空航天、便携式电子设备等领域。隔膜是锂电池的重要组成部分，位于正极和负极之间，通过避免电极接触来防止内部短路。同时，隔膜可以储存足量的电解液，从而保证锂离子自由并高速传输。因此，隔膜作为电池的关键组成部件之一，其性能优劣直接影响到电池的整体性能。

传统的锂电池隔膜涂敷材料主要包括聚烯烃、芳纶、陶瓷。但是，聚烯烃隔膜对电解质的润湿性较差，因此锂离子迁移率较低，锂电池的电化学性能较差；同时，由于聚烯烃隔膜固有的低熔点，其热稳定性差，90℃以上会发生热收缩，150℃以上会逐渐融化；将其应用于高功率锂电池，在运行过程中温度升高，可能会使聚烯烃隔膜迅速收缩，从而引起电池内部短路甚至爆炸。芳纶的溶解性差，加工过程中对芳纶的分子量大小要求苛刻，分子量过大，难涂覆，分子量太小，耐热性能差，强度低。而且，芳纶溶解过程耗时耗电，导致涂敷工艺成本高。传统芳纶由于不可降解，还会造成环境污染。陶瓷隔膜长时间使用，涂层易脱落。

呋喃基高分子化合物由于呋喃环具有氧原子，使其分子内氢键作用力降低；同时氧原子的引入容易形成分子间氢键，分子间范德华力增强，聚合物溶解性和加工性获得明显增强，同时刚性的呋喃环赋予材料较高的强度和较好的耐热性能。

因此，开发一种绿色环保的具有高强度、易加工的生物质呋喃基高分子涂敷锂电池隔膜具有重大意义。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于生物质呋喃基聚合物的锂电池隔膜及其制备方法，所采用的生物质呋喃基聚合物不仅价格低廉，来源广泛，还可以提高隔膜的应用性能，从而改善锂电池的使用安全性和稳定性。

本发明的一个目的在于提供一种基于生物质呋喃基聚合物的锂电池隔膜，包括基膜及粘附在基膜一侧或两侧膜面的涂覆液，所述涂覆液为含有生物质呋喃基聚合物的浆料；

所述生物质呋喃基聚合物为以下所示结构的聚合物A、聚合物B和聚合物C中的至少一种；

所述基膜为含有0.1～5wt％的SiO₂或Al₂O₃的PP隔膜或PE隔膜。该基膜是通过将SiO₂或Al₂O₃与PP隔膜或PE隔膜进行熔融共混挤出后经流延、拉伸、定型后制备得到。

所述浆料以酰胺类极性有机溶剂作为溶剂。

所述酰胺类极性有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮，优选N,N-二甲基乙酰胺。

所述浆料中生物质呋喃基聚合物的质量浓度为酰胺类极性有机溶剂的1～20wt％。若高于这个浓度，制备生物质呋喃基聚合物的反应不太好控制，而且使得浆料粘度的调整难度增大，涂覆难度也增大。

本发明的另一个目的在于提供上述基于生物质呋喃基聚合物的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：