一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法技术

一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)交联反应：将可溶性的聚酰亚胺由非质子溶剂溶解后，与带有氨基的硅烷偶联剂交联反应，得涂料A；(2)固化成膜：将涂料A进行固化工序，去除溶剂，干燥得薄膜B；(3)溶胀作用：将薄膜B浸入锂离子电池电解液溶胀，得交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜；本发明专利技术主要是利用聚酰亚胺上的酰亚胺基团与硅烷上的氨基反应，实现低温交联，获得的交联的聚酰亚胺具有更优异的热稳定性，按本发明专利技术制备方法获得的交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜具有高热稳定性，吸液量和强度高、浸润性和离子的导电性好，制备工艺简单，操控简便，并且更加安全环保和高效节能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，人们对能源的需求越来越大，同时全球气候变化显著地影响着人类的生存与发展，以低能耗、低排放、低污染为基础的低碳发展日渐成为了世界潮流。锂离子电池作为新能源发展的主要方向之一，已经广泛地应用到各种移动通信设备、手持工具和汽车中。目前市场上流通的锂离子电池主要为使用液态电解质，但在使用的过程中锂盐容易在负极上沉积形成树枝晶，可能刺破隔膜，造成电池内部短路以及电池液泄漏，存在严重的安全隐患；虽然锂离子聚合物电池具有高能量密度，可以加工成任意形状等优点，满足小型化微型化的需求，现有的锂离子聚合物电池的凝胶聚合物电解质隔膜主要是在干法或湿法隔膜基膜上涂覆聚偏氟乙烯及其共聚物，该含氟聚合物被电解液溶剂部分溶胀而吸收部分的电解液而形成聚合物溶胶凝胶；但熔点约为160℃的热塑性的聚偏氟乙烯在溶胶凝胶状态下对隔膜的尺寸稳定性效果十分有限，尤其是在高温下该涂层往往会被溶解；而且难降解的含氟聚合物的废弃物对环境有严重危害；因此寻找一种安全环保的凝胶聚合物电解质成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种热稳定性高且安全环保的交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)交联反应：将可溶性的聚酰亚胺采用非质子溶剂溶解后，再与带有氨基的硅烷偶联剂进行交联反应，得到涂料A；(2)固化成膜：将步骤(1)获得的涂料A进行固化工序，再洗涤去除溶剂后，干燥得到薄膜B；(3)溶胀作用：将所述薄膜B浸入锂离子电池电解液溶胀，得到交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜。进一步说明，所述非质子溶剂包括N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、碳酸丙烯酯、丙酮、四氢呋喃、环己烷、戊烷、辛烷、庚烷、己烷、环己酮、甲苯环己酮、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、丁酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、二氧六环、四氯化碳、四氯乙烯、氯仿、二氯甲烷、三氯苯、乙醚、甲乙醚、丁醚、吡啶中的任意一种或多种组合。进一步说明，所述带有氨基的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷中的至少一种。进一步说明，步骤(2)中所述固化工序为将所述涂料A单独固化成膜或将所述涂料A涂覆于多孔基材上，所述多孔基材为无纺布、纸张、纤维素膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚乙烯和聚丙烯复合多孔膜中的任意一种。进一步说明，步骤(2)中的所述涂料A的涂覆方式为丝网、辊涂、浸渍、喷涂、刮刀涂布、流延和淋覆的任意一种。优选的，步骤(2)中所述固化工序的温度为20～120℃，固化的时间为10s～5h。本专利技术的有益效果：本专利技术提出的一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，主要是利用聚酰亚胺上的酰亚胺基团与硅烷上的氨基反应，实现了低温交联，具有通用性，获得的交联的聚酰亚胺具有更优异的热稳定性，避免了隔膜中溶胶凝胶状态的聚偏氟乙烯在高温下的热稳定性低的问题，按本专利技术制备方法获得的交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜具有高热稳定性，吸液量和强度高、浸润性和离子的导电性好，制备工艺简单，操控简便的特点；并且所述聚酰亚胺还可以通过水解来回收单体，从而解决了对于含氟聚合物难以降解回收导致环境污染的问题，更加安全环保和高效节能。附图说明图1是本专利技术一个实施例的酰亚胺基团的红外谱图；具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)交联反应：将可溶性的聚酰亚胺采用非质子溶剂溶解后，再与带有氨基的硅烷偶联剂进行交联反应，得到涂料A；(2)固化成膜：将步骤(1)获得的涂料A进行固化工序，再洗涤去除溶剂后，干燥得到薄膜B；(3)溶胀作用：将所述薄膜B浸入锂离子电池电解液溶胀，得到交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜。本专利技术提出的一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，即主要采用带有氨基的硅烷偶联剂先与可溶性的聚酰亚胺进行交联反应，再将交联后的聚酰亚胺通过锂离子电池电解液溶胀而吸收部分电解液，从而获得所述交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜；目前聚酰亚胺交联的方法通常需要几百度的高温条件，而本专利技术主要是利用聚酰亚胺上的酰亚胺基团与硅烷上的氨基反应，实现了低温交联，具有通用性，获得的交联的聚酰亚胺具有更优异的热稳定性，避免了隔膜中溶胶凝胶状态的聚偏氟乙烯在高温下的热稳定性低的问题，按本专利技术制备方法获得的交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜具有高热稳定性，吸液量和强度高、浸润性和离子的导电性好，制备工艺简单，操控简便的特点；并且所述聚酰亚胺还可以通过水解来回收单体，从而解决了含氟聚合物难以降解回收导致环境污染的问题，更加安全环保和高效节能。其中所述可溶性聚酰亚胺可以为任意一种的可溶性聚酰亚胺，加工更加方便。进一步说明，所述非质子溶剂包括N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、碳酸丙烯酯、丙酮、四氢呋喃、环己烷、戊烷、辛烷、庚烷、己烷、环己酮、甲苯环己酮、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、丁酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、二氧六环、四氯化碳、四氯乙烯、氯仿、二氯甲烷、三氯苯、乙醚、甲乙醚、丁醚、吡啶中的任意一种或多种组合。由于所述非质子溶剂的质子自递反应极其微弱或没有自递倾向，并且具有很强的溶解能力，采用以上优选的所述非质子溶剂对所述可溶性的聚酰亚胺进行溶解，其溶解能力强，同时避免质子溶剂影响化学反应。进一步说明，所述带有氨基的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷中的至少一种。通过所述带氨基的硅烷偶联剂与溶解后的所述可溶性的聚酰亚胺进行交联反应，从而使其中的酰亚胺基团与硅烷上的氨基反应，形成酰胺键，再利用硅烷偶联剂的烷氧基的水解获得交联的聚酰亚胺，即所述涂料A。进一步说明，步骤(2)中所述固化工序为将所述涂料A单独固化成膜或将所述涂料A涂覆于多孔基材上，所述多孔基材为无纺布、纸张、纤维素膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚乙烯和聚丙烯复合多孔膜中的任意一种。将所述涂料A涂覆于所述多孔基材上固化成膜，从而通过基材来提供较好的力学强度，即优化了隔膜的力学特性。进一步说明，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)交联反应：将可溶性的聚酰亚胺采用非质子溶剂溶解后，再与带有氨基的硅烷偶联剂进行交联反应，得到涂料A；(2)固化成膜：将步骤(1)获得的涂料A进行固化工序，再洗涤去除溶剂后，干燥得到薄膜B；(3)溶胀作用：将所述薄膜B浸入锂离子电池电解液溶胀，得到交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)交联反应：将可溶性的聚酰亚胺采用非质子溶剂溶解后，再与带有氨基的硅烷偶联剂进行交联反应，得到涂料A；(2)固化成膜：将步骤(1)获得的涂料A进行固化工序，再洗涤去除溶剂后，干燥得到薄膜B；(3)溶胀作用：将所述薄膜B浸入锂离子电池电解液溶胀，得到交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜。2.根据权利要求1所述的一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于：所述非质子溶剂包括N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、碳酸丙烯酯、丙酮、四氢呋喃、环己烷、戊烷、辛烷、庚烷、己烷、环己酮、甲苯环己酮、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、丁酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、二氧六环、四氯化碳、四氯乙烯、氯仿、二氯甲烷、三氯苯、乙醚、甲乙醚、丁醚、吡啶中的任意一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的一种交联聚酰亚胺凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于：所述带有氨基的硅烷偶联剂包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯润财，郑少华，
申请(专利权)人：郑少华，
类型：发明
国别省市：广东;44