一种芳纶涂覆隔膜及其制备方法技术

现有的芳纶涂覆隔膜中，在制备芳纶浆料时，为了提高芳纶涂层与基膜的粘结力，需要添加粘结剂，而粘结剂的耐热性能较差。为此，本发明专利技术提供一种芳纶涂覆隔膜，所述隔膜包括：多孔基膜、芳纶涂层和芳纶粘结层，所述芳纶涂层连续分布于多孔基膜表面并具有多孔结构，所述芳纶粘结层分布于所述芳纶涂层表面，并通过其多孔结构渗透到所述多孔基膜的多孔结构中，将所述芳纶涂层与所述多孔基膜进行粘结。本发明专利技术采用芳纶代替传统的耐热性较差的粘结剂，在基本不影响隔膜透气性的基础上，提高了隔膜的耐热性和浸润性，同时提高芳纶涂层和基膜之间的粘结力。结力。

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶涂覆隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，具体涉及一种锂离子电池用芳纶涂覆隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、电池外壳组成。锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将电池的正、负极分隔开来，防止正负极直接接触而短路，同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过，形成电流，在电池工作温度发生异常升高时，关闭电解质离子的迁移通道，切断电流保证电池安全。由此可见，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
[0003]隔膜主要由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料制成，此类隔膜加工方便，成本较低，适合大规模的工业化生产，但是传统的聚烯烃材料隔膜也有明显的缺点，一方面，该类材料的耐热性能较差，在电池由于内在或外在原因出现温度升高的状况时，隔膜会出现热收缩甚至熔化，失去分隔作用，正负极接触短路，造成锂离子电池破坏；另一方面该类隔膜的亲水性较差，从而导致隔膜对电解液具有较差的浸润性，直接影响锂离子电池的循环性能。
[0004]芳纶具有超高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀等优良性能，其热分解温度能达到400～430℃，将其用于隔膜涂覆可提高锂离子电池的耐热性、安全性等性能。然而，现有的芳纶涂覆隔膜中，浆料中均需要添加耐热性较差的粘结剂，以提高芳纶涂层与基膜的粘结力，但是影响了隔膜性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的聚烯烃隔膜的耐热性能差和对电解液的浸润性不佳等问题，提供一种芳纶涂覆隔膜，以及该隔膜的制备方法。
[0006]为此，本专利技术提供如下技术方案。
[0007]一方面，本专利技术提供一种芳纶涂覆隔膜，包括：
[0008]多孔基膜；
[0009]芳纶涂层，所述芳纶涂层连续分布于多孔基膜表面并具有多孔结构；
[0010]芳纶粘结层，所述芳纶粘结层分布于所述芳纶涂层表面，并通过其多孔结构渗透到所述多孔基膜的多孔结构中，将所述芳纶涂层与所述多孔基膜进行粘结。
[0011]现有的芳纶涂覆隔膜中，在制备芳纶浆料时，为了提高芳纶涂层与基膜的粘结力，需要添加粘结剂，而粘结剂的耐热性能较差。为此，本专利技术引入芳纶粘结层，芳纶涂层中不含粘结剂，作为主涂层，芳纶粘结层起到粘结剂的作用，将芳纶涂层粘结到多孔基膜上，提升芳纶涂覆隔膜耐热性的同时提高了芳纶涂层和多孔基膜之间的粘结力，而且由于芳纶是极性高分子材料，提高了隔膜对电解液的浸润性。
[0012]进一步地，所芳纶涂层中的芳纶为间位芳纶。间位芳纶可溶于多种有机溶剂中，易
制备成溶液。
[0013]进一步地，芳纶涂层由间苯二胺和间苯二甲酰氯在有机溶剂中缩聚后，进行涂覆得到。
[0014]进一步地，所述芳纶粘结层由间苯二胺和间苯二甲酰氯原位界面聚合得到。
[0015]进一步地，所芳纶涂层的厚度为0.1～4μm，孔隙率为30～70％。
[0016]优选地，所述芳纶涂层的厚度为1～3μm。
[0017]进一步地，所述多孔基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丁烯膜和聚戊烯膜中的一种或两种以上复合而成的复合膜。
[0018]进一步地，所述多孔基膜的厚度为5～50μm，孔径为0.1～1μm，孔隙率为60～90％。
[0019]另一方面，本专利技术提供上述芳纶涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0020]S1、将间苯二胺溶解在有机溶剂中，在冷却浴中降温，加入间苯二甲酰氯，发生缩聚反应，再撤掉冷却浴，加入成孔剂，得到芳纶浆料；
[0021]S2、在多孔基膜一侧或两侧涂布上述芳纶浆料，干燥得到芳纶涂覆隔膜前体；
[0022]S3、将上述芳纶涂覆隔膜前体在间苯二胺水溶液中进行第一浸泡，干燥后再在间苯二甲酰氯的有机溶液中进行第二浸泡，进行原位界面聚合，得到所述芳纶涂覆隔膜。
[0023]进一步地，在所述步骤S1中，所述有机溶剂选自DMAc、NMP、DMF和DMSO中的至少一种。
[0024]进一步地，所述降温温度为-10～0℃，例如：-10℃、-9℃、-8℃、-7℃、-6℃、-5℃、-4℃、-3℃、-2℃、-1℃、0℃等。
[0025]进一步地，在步骤S1中，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的摩尔比为(0.95～1.05):1，优选为1:1。
[0026]进一步地，所述芳纶浆料中，芳纶的质量分数为1～20wt％，例如：1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％等，优选为5～15wt％。
[0027]进一步地，所述成孔剂选自碳酸氢铵、碳酸铵中的至少一种；所述芳纶浆料中，成孔剂的质量分数为1～20wt％，例如：1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％等，优选为5～10wt％。
[0028]进一步地，所述步骤S2中，所述干燥温度为50～80℃，干燥过程中成孔剂分解，从而在芳纶涂层中形成多孔结构。
[0029]进一步地，所述步骤S3中，所述间苯二甲酰氯的有机溶液中的溶剂选自正己烷、正庚烷、异庚烷中的至少一种。
[0030]进一步地，所述间苯二胺在水溶液中的质量分数为0.1～10wt％，例如：0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％等，优选为1～5wt％。
[0031]进一步地，所述间苯二甲酰氯在有机溶液中的质量分数为0.01～10wt％，例如：0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％等，优选为0.1～10wt％，更优选为0.1～5wt％。
[0032]进一步地，所述步骤S3中，所述第一浸泡时间为0.5～60min，所述第二浸泡时间为
0.5～30min。在进行第一浸泡时，芳纶结构中的酰胺键与间苯二胺中的氨基之间有很强的氢键作用，间苯二胺吸附在芳纶表面，同时间苯二胺也会渗透到芳纶涂层的孔隙中，从而进入多孔基膜的多孔结构中，在进行第二浸泡时，间苯二甲酰氯与间苯二胺发生原位界面聚合，形成芳纶粘结层。
[0033]优选地，所述第一浸泡时间为1～10min，例如：1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min等。
[0034]优选地，所述第二浸泡时间为0.5～10min，例如：0.5min、1min、2min、3min、4min、5m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芳纶涂覆隔膜，其特征在于，包括：多孔基膜；芳纶涂层，所述芳纶涂层连续分布于多孔基膜表面并具有多孔结构；芳纶粘结层，所述芳纶粘结层分布于所述芳纶涂层表面，并通过其多孔结构渗透到所述多孔基膜的多孔结构中，将所述芳纶涂层与所述多孔基膜进行粘结。2.根据权利要求1所述的芳纶涂覆隔膜，其特征在于，所述芳纶涂层由间苯二胺和间苯二甲酰氯在有机溶剂中缩聚后，进行涂覆得到。3.根据权利要求1所述的芳纶涂覆隔膜，其特征在于，所述芳纶粘结层由间苯二胺和间苯二甲酰氯原位界面聚合得到。4.根据权利要求1所述的芳纶涂覆隔膜，其特征在于，所述芳纶涂层的厚度为0.1～4μm，孔隙率为30～70％。5.根据权利要求1所述的芳纶涂覆隔膜，其特征在于，所述多孔基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丁烯膜和聚戊烯膜中的一种或两种以上复合而成的复合膜；优选地，所述多孔基膜的厚度为5～50μm，孔径为0.1～1μm，孔隙率为60～90％。6.权利要求1～5任一项所述的芳纶涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将间苯二胺溶解在有机溶剂中，在冷却浴中降温，加入间苯二甲酰氯，发生缩聚反应，再撤掉冷却浴，加入成孔剂，得到芳纶浆料；S2、在多孔基膜一侧或两侧涂布上述芳纶浆料，干燥得到芳纶涂覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义涛，徐胜，云晧，张魁，程宗盛，张凌飞，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，
类型：发明
国别省市：