一种多孔隔膜在锂离子电池中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种多孔隔膜在锂离子电池中的应用，特别涉及其在锂离子电池领域中的应用。所述多孔隔膜是由聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮形成的共混溶液，通过湿度相转化法制备而成，其中聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(10-40)：(1-30)，孔径10-1000nm、孔隙率45-85％。本发明专利技术制备的共混多孔隔膜亲液性好，热稳定性高、孔分布均匀、空隙率高、孔径可调、制备方法简单可控、容易实现大批量生产。更重要的是本发明专利技术拓展了锂离子电池用膜的可使用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种电池用共混多孔隔膜，特别涉及其在锂离子电池领域中的应用。
技术介绍
风能、太阳能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响，具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大，可调节性差。进而将可能对电网产生较大冲击。因此，随着风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起，储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各国政府和企业界的高度关注。储能技术包括物理储能和化学储能两大类。物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等。化学储能主要包括铅酸电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等。然而各种储能技术都有其适宜的应用领域，适合大规模储能的化学储能技术主要包括液流电池、钠硫电池、铅酸电池、锂离子电池。综合考虑各种储能技术的优缺点，液流电池和锂离子电池储能技术受到了更为广泛地关注。无论在液流电池还是锂离子电池中，隔膜是电池的重要组成部分，在电池成本中所占比例较高，因此，开发成本低、性能高且安全性能好的电池隔膜，是降低电池成本、提升电池性能的重要途径之一。研究发现，聚醚酰亚胺(简称PEI)是综合性能最佳的聚合物之一，PEI具有很强的高温稳定性，即使是非增强型的PEI，仍具有很好的韧性和强度，具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能。PEI还有良好的阻燃性、抗化学反应以及电绝缘特性。PEI还具有很低的收缩率及良好的等方向机械特性。而聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有很好的溶解性，极易溶解于水和大部分有机溶剂，这也为多孔隔膜的制备提供了发挥了积极的作用。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案如下，多孔隔膜是由聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮形成的共混溶液，通过湿度相转化法制备而成，其中聚砜、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺中的一种或两种以上，与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(10-40)：(1-30)，孔径10-1000nm、孔隙率45-85％。电池用多孔隔膜的制备方法，其采用的原料包括聚醚酰亚胺以及聚乙烯吡咯烷酮；所述多孔复合膜可按以下方法制备：1)将聚醚酰亚胺溶于有机溶剂中，在温度为10-40℃之间搅拌1小时以上，得到溶液；2)将PVP加入步骤1)已配置好的溶液中，在温度为10-40℃之间搅拌1小时以上，得到混合溶液；混合溶液中聚醚酰亚胺的质量浓度为10-40％之间，PVP质量浓度为1-30％之间；3)将混合溶液涂布于平板上，采用湿度相转化法用混合溶液制膜，温度10-50℃，相对湿度60-100％，湿度相转化时间3-20分钟。所述有机溶剂可以为DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一种或两种以上。本专利技术的有益结果：1、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有很好的溶解性，极易溶解于水和大部分有机溶剂，在多孔隔膜制备中具有很好的造孔功能，这也为多孔隔膜的制备提供了发挥了积极的作用；2、提高隔膜的热稳定性。3、隔膜制备过程中对环境不产生污染。4、该多孔隔膜上分布有大量小孔，隔膜的孔径分布均匀且可调控，孔与孔之间曲折连通，可延长电池的使用寿命。5、本专利技术拓展了锂离子电池用膜的种类和使用范围。附图说明图1PEI与PVP共混多孔膜平面电镜图；图2PEI与PVP共混多孔膜断面电镜图；图3PEI与PVP共混多孔膜在0.5C时的库仑效率与放电比容量效果图；图4PEI与PVP共混多孔膜与商业化的Celgard膜在0.5C时放电比容量对比图。具体实施方式以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，并不是限制本专利技术的范围。实施例1将10g的PEI溶于39gNMP中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI溶液。将1g的PVP加入已配置好的PEI溶液中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI、PVP混合溶液，其中PEI质量浓度为20％，PVP质量浓度为2％，PEI与PVP的质量比为10:1。将得到的PEI、PVP混合溶液静止10小时。采用湿度相转化法用静止好的PEI、PVP混合溶液制膜，实验温度40℃，实验相对湿度90％，实验时间8分钟。将制成的膜进行孔隙率测试约为54％；接触角测试，结果为44.4o。将制成的膜进行热稳定性测试，结果为200℃以内无形态变化。然后，利用制备的多孔复合膜组装锂离子电池，在0.5C的条件下充放电。电池的库仑效率为99.9％，放电比容量为148mAh/g。实施例2将8g的PEI溶于40gNMP中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI溶液。将2g的PVP加入已配置好的PEI溶液中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI、PVP混合溶液，其中PEI质量浓度为16％，PVP质量浓度为4％，PEI与PVP的质量比为4:1。将得到的PEI、PVP混合溶液静止10小时。采用湿度相转化法用静止好的PEI、PVP混合溶液制膜，实验温度40℃，实验相对湿度90％，实验时间8分钟。将制成的膜进行孔隙率测试约为58％；接触角测试，结果为43.8o。将制成的膜进行热稳定性测试，结果为200℃以内无形态变化。然后，利用制备的多孔复合膜组装锂离子电池，测试条件与实施例1相同。电池的库仑效率为99.6％，放电比容量为155mAh/g。实施例3将10g的PEI溶于37.5gNMP中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI溶液。将2.5g的PVP加入已配置好的PEI溶液中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI、PVP混合溶液，其中PEI质量浓度为20％，PVP质量浓度为5％，PEI与PVP的质量比为4:1。将得到的PEI、PVP混合溶液静止10小时。采用湿度相转化法用静止好的PEI、PVP混合溶液制膜，实验温度40℃，实验相对湿度90％，实验时间8分钟。将制成的膜进行孔隙率测试约为60％；接触角测试，结果为40.7o。将制成的膜进行热稳定性测试，结果为200℃以内无形态变化。然后，利用制备的多孔复合膜组装锂离子电池，测试条件与实施例1相同。电池的库仑效率为99.9％，放电比容量为153mAh/g。实施例4将12.5g的PEI溶于35gNMP中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI溶液。将5g的PVP加入已配置好的PEI溶液中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI、PVP混合溶液，其中PEI质量浓度为25％，PVP质量浓度为10％，PEI与PVP的质量比为5:2。将得到的PEI、PVP混合溶液静止10小时。采用湿度相转化法用静止好的PEI、PVP混合溶液制膜，实验温度40℃，实验相对湿度90％，实验时间8分钟。将制成的膜进行孔隙率测试约为74％；接触角测试，结果为38.7o。将制成的膜进行热稳定性测试，结果为200℃以内无形态变化。然后，利用制备的多孔复合膜组装锂离子电池，测试条件与实施例1相同。电池的库仑效率为99.9％，放电比容量为152mAh/g。实施例5将12.5g的PEI溶于35gNMP中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI溶液。将10g的PVP加入已配置好的PEI溶液中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI、PVP混合溶液，其中PEI质量浓度为25％，PVP质量浓度为20％，PEI与PVP的质量比为5:4。将得到的PEI、PVP混合溶液静止10小时。采用湿度相转化法用静止好的PEI、PVP混合溶液制膜，实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔隔膜在锂离子电池中的应用，其特征在于：多孔隔膜是由聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮形成的共混溶液，通过湿度相转化法制备而成，其中聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(10‑40)：(1‑30)，孔径10‑1000nm、孔隙率45‑85％。

【技术特征摘要】
1.一种多孔隔膜在锂离子电池中的应用，其特征在于：多孔隔膜是由聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮形成的共混溶液，通过湿度相转化法制备而成，其中聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(10-40)：(1-30)，孔径10-1000nm、孔隙率45-85％。2.根据权利要求1所述的应用，所述多孔复合膜按以下方法制备：1)将聚醚酰亚胺溶于有机溶剂中，在温度为10-40℃之间搅拌1小时以上，得到溶液；2)将PVP加入步...

【专利技术属性】
技术研发人员：史丁秦，李先锋，张华民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21