聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可提高聚酰亚胺隔膜生产效率的聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法，制备聚酰亚胺锂电池隔膜的材料包括低沸点溶剂、聚酰亚胺树脂、高温下反应产物全部为气体的成孔剂，聚酰亚胺树脂由二酐和二胺合成，二酐和二胺的摩尔比0.98:1~1.2:1；以聚酰亚胺树脂和低沸点溶剂的总质量为基准，所述低沸点溶剂的含量为75%~92%，聚酰亚胺树脂含量为8%~25%；以聚酰亚胺树脂的总质量为基准，成孔剂的含量为30%~60%,与现有的聚酰亚胺隔膜及其制备方法相比，无需多余步骤除去成孔剂，大大提高了聚酰亚胺隔膜的生产效率。 1

Polyimide lithium battery diaphragm and its preparation method

The present invention relates to a polyimide lithium battery separator which can improve the efficiency of polyimide diaphragm production. The materials for preparing polyimide lithium battery diaphragm include low boiling point solvent, polyimide resin, and all of the reaction products at high temperature are gas forming agents. The polyimide resin is synthesized by two anhydride and two amine, two The molar ratio of anhydride and two amines 0.98:1~1.2:1; based on the total mass of polyimide resin and low boiling point solvent, the content of the low boiling point solvent is 75%~92% and the polyimide resin content is 8%~25%; the content of the polyimide resin is based on the total mass of the polyimide resin, the content of the pore forming agent is 30%~60%, and the existing polyimide membrane and its preparation are prepared. Compared with the method, the production efficiency of the polyimide diaphragm is greatly improved without removing the pore forming agent by redundant steps. One

【技术实现步骤摘要】
聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及一种电池隔膜，具体涉及一种可以大大提高聚酰亚胺隔膜生产效率的聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
隔膜是锂离子电池的重要组成部分，其作用主要是隔离正、负极，使电解液中的离子在正负极之间穿过而限制电子自由穿过。除此之外，隔膜对电池的安全性还有重要影响。电池在使用不当的情况下，电池内部或外部过热的情况下，传统的聚烯烃隔膜在电池温度超过160℃时会熔断，导致正负极接触而短路，从而导致电池着火或爆炸，严重危及着使用者的生命安全。聚酰亚胺是一种综合性能良好的绝缘材料，具有优异的热稳定性和机械性能，其长期使用温度可高达300℃以上，是理想的电池隔膜材料。目前制备聚酰亚胺电池隔膜的制备方法有静电纺丝法、相转换法和无机填料脱除法，现有技术均存在一定的弊端，如静电纺丝法，生产效率低，设备成本高，工艺复杂等，相转换法和无机填料法在制备过程中都会使用凝固剂、无机填料去除剂等，在普通聚酰亚胺电池隔膜的制备方法中，凝固剂和无机填料去除剂等的使用也影响了聚酰亚胺电池隔膜的生产效率。如中国专利技术专利CN102354733中公开了一种聚酰亚胺隔膜的制备方法，该方法使用氧化锂等无机物作为成孔剂，将氧化锂分散在聚酰胺酸溶液中，铺膜亚胺化后得到含有氧化锂的聚酰亚胺薄膜，然后用稀盐酸反复清洗除去氧化锂得到多孔的聚酰亚胺隔膜。该方法得到聚酰亚胺薄膜后，需要多步的后处理过程，增加了时间成本，严重影响了隔膜的生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种产品质量好、性能稳定、成本低、生产效率高的聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法，与现有聚酰亚胺隔膜及其制备方法相比，无需多余步骤除去成孔剂，大大提高了聚酰亚胺隔膜的生产效率。本专利技术的目的是这样实现的：一种聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述制备聚酰亚胺锂电池隔膜的材料包括低沸点溶剂、聚酰亚胺树脂、高温下反应产物全部为气体的成孔剂，其中所述聚酰亚胺树脂由二酐和二胺合成，二酐和二胺的摩尔比为0.98:1~1.2:1；以聚酰亚胺树脂和低沸点溶剂的总质量为基准，所述低沸点溶剂的含量为75%~92%，聚酰亚胺树脂含量为8%~25%；以聚酰亚胺树脂的总质量为基准，所述成孔剂的含量为30%~60%。所述低沸点溶剂为能够溶解聚酰胺酸的低沸点溶剂，具体为甲醇、乙醇、四氢呋喃的一种或多种组合，当多种溶剂混合使用时，以甲醇、乙醇和四氢呋喃的总质量为基准，所用四氢呋喃的含量为70%~80%，所用甲醇和乙醇的总含量为20%~30%，其中占溶剂含量20%~30%的甲醇和乙醇之间以任意比例混合。所述二酐为常用的合成聚酰亚胺的单体，包括均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四甲酸二酐、二苯酮四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐中的一种或几种的任意组合。所述二胺为常用的合成聚酰亚胺的单体，包括4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚对苯二胺、间苯二胺、5,4’-二氨基-2-苯基苯并恶唑、2-（4-氨基苯基）-5氨基苯并咪唑、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基-1,1’-联苯、4,4’-二氨基联苯中的一种或几种的任意组合。所述成孔剂为高温下反应产物全部为气体的物质，具体分解温度低于400℃，所述成孔剂的平均粒径为0.03~2.5微米，所述成孔剂选自草酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、亚硝酸胺、硝酸铈铵中的一种或几种的任意组合。一种上述的聚酰亚胺锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1）、在低温下将成孔剂均匀的分散在低沸点溶剂中备用；步骤2）、同样低温下先将二胺溶于分散有成孔剂的低沸点溶剂中，再缓慢加入二酐，低温下搅拌2~24小时后，真空脱气后，得到含有成孔剂的聚酰胺酸溶液；步骤3）、将聚酰胺酸溶液在玻璃板上铺膜，然后在逐步升温亚胺化，成孔剂受热分解后得到聚酰亚胺多孔隔膜。在步骤1）中，所述的成孔剂的分散温度为-10~5℃。在步骤3）中，将聚酰胺酸溶液在玻璃板上铺膜，然后逐步升温亚胺化，逐步升温亚胺化的过程是在40~60℃的较低温度下，处理0.5~4小时，再在90~150℃的温度下处理0.5~2小时，其次在180~250℃处理0.5~2小时，最后在300~400℃下处理0.3~1.5小时。上述热处理温度的选择依所选成孔剂的热分解温度而定，具体温度的选择是在成孔剂分解之前使聚酰胺酸膜固化，然后在成孔剂的热分解温度以上的温度处理0.5~2小时。与现有技术相比，本专利技术的特点在于：1、本专利技术使用的成孔剂为受热易分解的物质，该成孔剂在低于聚酰亚胺亚胺化热处理温度内会受热分解，其反应产物全部为气体，成孔剂受热分解后其所在位置便会成孔。与传统的使用无机填料做成孔剂的方法相比，无需使用无机填料去除剂等多余的步骤去除成孔剂，大大提高了生产效率，节约了生产成本。2、本专利技术所用溶剂为沸点低于100℃的低沸点溶剂，其沸点低于成孔剂的分解温度，溶剂的快速挥发，聚酰胺酸快速固化成膜，成孔剂被固定在聚酰胺酸膜内，进一步高温亚胺化，成孔剂气化成孔，成孔可以很好的呈现成孔剂原来的形状。3、可以很方便的根据需要选择不同粒径、不同形状、不同含量的成孔剂，制得孔径为0.03~2.5微米，孔隙率为30%~60%的聚酰亚胺多孔膜，可以通过调整成孔剂达到对聚酰亚胺隔膜的孔径大小、孔隙率、孔的形状进行调节的目的。4、本专利技术专利无需使用试剂除去无机填料，减少了对环境的污染、有益于保护操作人员的身体健康。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详述,以更好地理解本专利技术的内容,但本专利技术并不限于以下实施例。一种聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述制备聚酰亚胺锂电池隔膜的材料包括低沸点溶剂、聚酰亚胺树脂、高温下反应产物全部为气体的成孔剂，其中所述聚酰亚胺树脂由二酐和二胺合成，二酐和二胺的摩尔比为0.98:1~1.2:1；（这里是一段话，不应是两段）以聚酰亚胺树脂和低沸点溶剂的总质量为基准，所述低沸点溶剂的含量为75%-92%，聚酰亚胺树脂含量为8%~25%；以聚酰亚胺树脂的总质量为基准，所述成孔剂的含量为30%~60%。所述低沸点溶剂为能够溶解聚酰胺酸的低沸点溶剂，具体为甲醇、乙醇、四氢呋喃的一种或多种组合，当多种溶剂混合使用时，以甲醇、乙醇和四氢呋喃的总质量为基准，所用四氢呋喃的含量为70%~80%，所用甲醇和乙醇的总含量为20%~30%，其中占溶剂含量20%~30%的甲醇和乙醇之间以任意比例混合。所述二酐为常用的合成聚酰亚胺的单体，包括均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四甲酸二酐、二苯酮四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐中的一种或几种的任意组合。所述二胺为常用的合成聚酰亚胺的单体，包括4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚对苯二胺、间苯二胺、5,4’-二氨基-2-苯基苯并恶唑、2-（4-氨基苯基）-5氨基苯并咪唑、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基-1,1’-联苯、4,4’-二氨基联苯中的一种或几种的任意组合。所述成孔剂为高温下反应产物全部为气体的物质，具体分解温度低于400℃，所述成孔剂的平均粒径为0.03~2.5微米，所述成孔剂选自草酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述制备聚酰亚胺锂电池隔膜的材料包括

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述制备聚酰亚胺锂电池隔膜的材料包括低沸点溶剂、聚酰亚胺树脂、高温下反应产物全部为气体的成孔剂，其中所述聚酰亚胺树脂由二酐和二胺合成，二酐和二胺的摩尔比为0.98:1~1.2:1；以聚酰亚胺树脂和低沸点溶剂的总质量为基准，所述低沸点溶剂的含量为75%~92%，聚酰亚胺树脂含量为8%~25%；以聚酰亚胺树脂的总质量为基准，所述成孔剂的含量为30%~60%。2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述低沸点溶剂为能够溶解聚酰胺酸的低沸点溶剂，具体为甲醇、乙醇、四氢呋喃的一种或多种组合，当多种溶剂混合使用时，以甲醇、乙醇和四氢呋喃的总质量为基准，所用四氢呋喃的含量为70%~80%，所用甲醇和乙醇的总含量为20%~30%，其中占溶剂含量20%~30%的甲醇和乙醇之间以任意比例混合。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述二酐为常用的合成聚酰亚胺的单体，包括均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四甲酸二酐、二苯酮四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐中的一种或几种的任意组合。4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺锂电池隔膜，其特征在于，所述二胺为常用的合成聚酰亚胺的单体，包括4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚对本二胺、间苯二胺、5,4’-二氨基-2-苯基苯并恶唑、2-（4-氨基苯基）-5氨基苯并咪唑、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基-1,1’-联苯、4,4’-二氨基联苯中的一种或几种的任意组合。5.根据权利要求1所述的聚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志平，黄孙息，冯羽风，钟立松，
申请(专利权)人：桂林电器科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45