[发明专利]一种高安全性芳纶隔膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高安全性芳纶隔膜及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)制备芳纶聚合物溶液；(2)将芳纶聚合物溶液经稀释得到的芳纶聚合物分散液均匀涂覆到收集板上，然后干燥处理，待溶剂充分挥发后经水洗，水洗过程中伴随着超声处理，进一步干燥处理，最后进行双向拉伸后再进行热定型，最终制得高安全性芳纶隔膜。本发明克服常规方法制膜发脆、易破的技术难题，制得隔膜的机械强度和孔隙结构得到进一步提升，从而可长期在高温环境下工作。

技术领域

本发明属于新材料领域，特别涉及一种高安全性芳纶隔膜及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，由于锂电池续航能力强，循环次数高等的综合优势而备受青睐，因为备受关注，锂电池的一些负面消息也会被放大。在过充过放、快速充放电、短路、机械滥用、高温热冲击等情况下，容易引发电池内部危险的副反应产生热量，直接破坏正负极表面的钝化膜。另外，锂电池使用的有机溶剂易燃且闪点低，不安全行为导致的热失控容易引燃闪点低的易燃液体成分，导致电池沸腾。当电池开裂，外部环境空气湿度大时，空气中的水分和氧气很容易与嵌锂碳负极发生剧烈反应，释放出大量热量，进而引起电池燃烧。锂电池安全问题是行业最为关注的问题之一，同样是新能源行业最为重视亟待解决的关键点。锂电池行业也在不断探索研发新型耐高温、高机械性能、浸润性能的电池隔膜材料。

隔膜性能对电池性能的发挥具有重要影响，目前商用一般是PE(聚乙烯),PP(聚丙烯)来制备，分为单层PE、PP膜，3层PP、PE膜，如中国专利技术201010578194.5、201310303894.7等。但是由聚烯烃所制备的锂离子电池越来越不满足实际的需求，限制了锂离子电池的应用以及发展。特别的，锂离子电池在大功率充放电时由于局部温度过高导致隔膜收缩，从而引起电池短路等安全问题。此外，聚烯烃隔膜对于电解液的浸润性也比较低，这也导致锂离子在隔膜中不能高效的定向移动，限制了锂离子电池的电化学性能。因此，亟待开发高性能的电池隔膜材料及其关键制造技术。

芳纶作为一种耐高温特种高分子材料，在工业中应用非常广泛，它具有极高的热稳定性(最高可达400℃)，优异的自熄性以及对电解液良好浸润性，是一种性能优异隔膜的备选材料。目前间位芳纶材料用于隔膜主要通过静电纺丝法制备，如中国专利技术201910686373.1、201811529222.7、201810835751.3等，但是静电纺丝法自身的一些限制，比如效率低，价格高，隔膜强度较低，不适合于大规模应用。还有研究者人员采用在聚烯烃基材表面涂覆芳纶等耐高温材料以改善其耐温性能，如中国专利技术201821819348.3、202110431425.8、202210268442.9等，但是这些无疑增加了电池隔膜的制造工序。因此，十分迫切研发一种高效制备高安全性芳纶隔膜的技术，并且可以适合大规模制备生产。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高安全性芳纶隔膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述方法高效制备得到的高安全性芳纶隔膜。

本发明的再一目的在于提供所述锂电池用芳纶隔膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高安全性芳纶隔膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备芳纶聚合物溶液；

(2)将芳纶聚合物溶液稀释得到芳纶聚合物分散液，并均匀涂覆到收集板上，然后干燥处理，待溶剂充分挥发后经水洗，水洗过程中伴随着超声处理，进一步干燥处理，最后进行双向拉伸后再进行热定型，最终制得高安全性芳纶隔膜。

优选地，步骤(2)中所述的芳纶聚合物分散液的浓度为质量百分比5～30％。

优选地，步骤(2)所述的芳纶聚合物分散液的浓度为质量百分比10～25％。