一种锂离子电池用多功能双面异质Janus隔膜及其制备方法技术

本文公开了一种锂离子电池用多功能双面异质Janus隔膜及其制备方法。首先通过静电纺丝法制备耐高温聚合物纳米纤维膜，然后通过涂胶工艺或者辊压工艺复合于市售的聚烯烃单面无机涂层隔膜的非无机涂层一侧，最终得到一面为无机涂层，一面为纳米纤维膜的多功能双面异质Janus隔膜。该复合隔膜中，无机涂层可增加隔膜整体耐锂枝晶穿刺性，纳米纤维层提供高温尺寸稳定性，高保液性，聚烯烃隔膜除了正常温度下的隔膜作用，高温下可起到闭孔作用，防止电池内部短路。本发明专利技术工艺过程简单易行，纳米纤维层与聚烯烃隔膜层之间粘结强度高，热尺寸稳定性和电解液浸润性优异，应用前景良好。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用多功能双面异质Janus隔膜及其制备方法
本专利技术属于新型锂离子电池隔膜
，尤其是涉及一种锂离子电池用多功能双面异质Janus隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池隔膜是锂离子电池中的重要组成部分，一方面保证离子传输，另一方面隔离正负极，防止短路。近年来，随着新能源汽车等领域的发展，锂离子电池的容量和功率不断提升，其安全性受到越来越广泛的关注。而传统的聚烯烃隔膜如PP、PE由于其较低的熔点、较差的热尺寸稳定性以及对电解液较差的润湿性等缺点，对电池的安全性有很大影响，成为限制动力锂离子电池发展的短板。因此，兼具高机械强度，高耐温性、高浸润性的新型锂离子电池隔膜对于大容量高比能的锂离子电池尤为重要。针对这一问题，人们在聚烯烃隔膜的基础上开发了陶瓷涂覆改性聚烯烃复合隔膜，即将氧化铝、氧化硅、勃姆石等无机陶瓷材料和粘结剂、溶剂等其他助剂配置成陶瓷浆料，通过流延法或浸涂法等涂覆方式均匀涂覆在聚烯烃基膜的单面或双面。陶瓷涂覆隔膜不仅具备聚烯烃隔膜优异的机械性能，而且在热安全性、对电解液润湿等性能都有很大程度的提高，因而得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，所述双面异质Janus隔膜由依次排列的聚烯烃单面无机涂层隔膜层、粘结层和耐高温聚合物纳米纤维膜层复合而成，其中所述粘结层和纳米纤维膜层位于聚烯烃隔膜非无机涂层的一侧；所述聚烯烃单面无机涂层隔膜的厚度为4-25μm；所述耐高温聚合物纳米纤维膜的厚度为0.4-11μm；所述粘结层的厚度为0.4-4μm；所述Janus隔膜的总厚度为5-40μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，所述双面异质Janus隔膜由依次排列的聚烯烃单面无机涂层隔膜层、粘结层和耐高温聚合物纳米纤维膜层复合而成，其中所述粘结层和纳米纤维膜层位于聚烯烃隔膜非无机涂层的一侧；所述聚烯烃单面无机涂层隔膜的厚度为4-25μm；所述耐高温聚合物纳米纤维膜的厚度为0.4-11μm；所述粘结层的厚度为0.4-4μm；所述Janus隔膜的总厚度为5-40μm。


2.根据权利要求1所述的多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，所述聚烯烃单面无机涂层隔膜为聚丙烯(PP)单面无机涂层隔膜、聚乙烯(PE)单面无机涂层隔膜和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)单面无机涂层隔膜中的一种。所述无机涂层为陶瓷涂层、勃姆石和固体电解质中的一种。


3.根据权利要求1所述的多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，所述粘结层为聚乙烯醇、聚乙二醇、水性聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、PVDF及其共聚物中的任意一种或者多种组合。


4.根据权利要求1所述的多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，所述耐高温聚合物纳米纤维膜为芳纶、P84、聚醚酰亚胺(PEI)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)和聚酰亚胺(PI)中的任意一种或者多种组合。


5.一种多功能双面异质Janus隔膜，包括以下步骤：
A：将热塑性耐高温聚合物加入有机溶剂中溶解，获得固含量为3-30％的热塑性耐高温聚合物静电纺丝液；将二元胺和二元酸酐在有机溶剂进行溶液缩聚，得到固含量为3-30％热固性聚酰亚胺前驱体--聚酰胺酸静电纺丝液；
B：将步骤A中获得的静电纺丝液使用静电纺丝机进行静电纺丝，得到聚合物纳米纤维膜，其中所得聚酰胺酸纳米纤维膜需再经过热处理，得到热固性聚酰亚胺纳米纤维膜；
C：将水溶性高分子聚合物配置成固含量为0.1-3％的粘结层溶液；
D：将步骤C得到的粘结层溶液涂覆于聚烯烃隔膜非无机涂层一侧；
E：将步骤B得到纳米纤维膜直接贴合在D步骤处理后的粘结层表面，烘干，得到双面异质Janus隔膜。


6.根据权利要求5所述的多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，步骤A中的有机溶剂为DMF、DMAC、NMP、DMSO中的一种或多种。


7.根据权利要求5所述的多功能双面异质Janus隔膜，其特征在于，步骤B中静电纺丝条件为：纺丝距离3-25cm，优选5-20cm，纺丝电压10-100kV，优选15-50kV；聚酰胺酸纳米纤维膜的热处理温度为200-400℃，处理时间为0.5-2h。


8.根据权利要求5所述的多功能双...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，
申请(专利权)人：北京宇程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11