具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，包括内部结构呈多个孔洞的多孔层，及铺敷在多孔层上、下表面处的支撑层，且两所述支撑层与多孔层通过粘结剂连接为一体结构；于所述多孔层的多个孔洞中有通过浸渍方式分散的热塑性材料，所述热塑性材料附着在多孔洞内且经高温加热可融化以实现闭孔；所述支撑层为内部结构呈蛛网状的纳米纤维膜。本实用新型专利技术获得的具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜在保证优异机械性能的同事可显著改善隔膜的稳定性，同时在高温下还可热闭孔，使其在作为锂电隔膜时可确保电池的安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜


[0001]本技术涉及锂电池隔膜
，尤其涉及一种具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺是一种分子链上存在着酰亚胺环的高性能聚合物材料，由于聚酰亚胺分子结构近似于半梯形，分子链刚性较大，使其具有较高的玻璃化转变温度，同时也赋予其众多优异的性能，如较高的力学性能、耐高低温、低介电常数、耐辐射等性能，具有广泛的应用价值。且近年来随着静电纺丝技术的发展，利用静电纺丝技术制备的纳米纤维膜拥有较高的孔隙率，并且较大的比表面积赋予纤维膜表面可修饰性。因此，使用聚酰亚胺材料并通过静电纺丝技术制备的纳米纤维膜具有耐高温性和良好的化学稳定性，同时纳米纤维膜大比表面积和孔隙率的优势，让其成为了当今的研究热点。
[0003]另外，隔膜是锂电池的关键内层组件之一，其主要作用是阻隔正负两极，防止两极接触而导致内部短路。现有的锂电池隔膜其耐热性能和稳定性已难以满足使用需求，同时锂电池过充、内部或外部短路或者是高热冲击等热失控还会造成电池安全隐患。因此，亟需提供一种机械强度高、热稳定性好，耐高温且具有热闭孔功能的复合隔膜以满足当前使用需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本技术提供了一种具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，该具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜在保证优异机械性能的同时可显著改善隔膜的稳定性，同时在高温下还可热闭孔，使其在作为锂电隔膜时可确保电池的安全性。
[0005]本技术采用的技术方案是：包括内部结构呈多孔洞的多孔层，及铺敷在多孔层上、下表面处的支撑层，且两所述支撑层与多孔层通过粘结剂连接为一体结构；所述多孔层为聚酰亚胺多孔膜，所述多孔层的多孔洞中有通过浸渍方式分布的热塑性材料，所述热塑性材料附着于多孔洞内壁上且经高温加热可融化以实现闭孔；所述支撑层为内部结构呈蛛网状的聚酰亚胺纳米纤维膜。
[0006]作为对上述技术方案的进一步限定所述多孔层的多个孔洞为多个单孔洞和连通多孔洞。
[0007]作为对上述技术方案的进一步限定，所述热塑性材料为聚醚酰亚胺颗粒、聚酰胺
‑
酰亚胺颗粒及聚偏氟乙烯颗粒中的任一种。
[0008]作为对上述技术方案的进一步限定，所述粘结剂为通过浸渍方式附着在多孔层外壁上的热塑性材料。
[0009]作为对上述技术方案的进一步限定，于所述支撑层中有通过浸渍方式分散的二氧化钛纳米线。
[0010]作为对上述技术方案的进一步限定，所述多孔层厚度为50～300nm。
[0011]作为对上述技术方案的进一步限定，所述支撑层厚度为50～600nm。
[0012]采用上述技术，本技术的优点在于：
[0013]本技术所述的具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，其多孔层和支撑层是由聚酰胺酸经不同工艺制备而得的聚酰亚胺多孔膜和聚酰亚胺纳米纤维膜，因聚酰亚胺纳米纤维膜具有一定的取向性，因此通过多孔层与支撑层连接成的一体结构，可显著改善复合隔膜的强度；同时，因支撑层为内部结构呈蛛网状的聚酰亚胺纳米纤维膜，其可确保多孔层在高温下闭孔时，复合隔膜不会发生变形，使该复合隔膜具有较好的稳定性能；所述多孔层中的热塑性材料，在高温下可发生熔融，从而实现闭孔功能，使该复合隔膜在作为锂电池隔膜时可确保电池的安全性；另外，支撑层内分散的二氧化钛纳米线能够显著提高支撑层的浸润性，有利于其作为电池隔膜的化学性能提升。
附图说明
[0014]图1为本技术实施例中具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜结构示意图。
[0015]图2为本技术实施例中多孔层的SEM图。
[0016]图3为本技术实施例中支撑层的SEM图。
[0017]图中：1
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多孔层；2
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支撑层；3
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热塑性材料；4
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二氧化钛纳米线。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细说明。
[0019]如图1～图3所示，该具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜包括内部结构呈多孔洞的多孔层1，及铺敷在多孔层上、下表面处的支撑层2，且两所述支撑层2与多孔层1通过粘结剂连接为一体结构。所述多孔层1为聚酰亚胺多孔膜，多孔层1的具体制备方式如下：将固含量为8％～30wt％的聚酰胺酸溶液涂覆在玻璃板上，然后浸入水中进行相交换，通过调控浸渍时间和水温度制备得到多孔结构的聚酰胺酸多孔膜，然后以0.5～10℃/min的升温速度升温至280～360℃，并保持3～6h进行高温环化，从而制得内部结构呈多个孔洞的多孔层1。所述多孔层1的多个孔洞为连通的多孔洞。且所述多孔层厚度为50～300nm。
[0020]于所述多孔层1的多孔洞中有通过浸渍方式分布的热塑性材料3。具体是将热塑性材料3溶解至溶剂中配置成热塑性材料3稀释液，随后将多孔层1浸渍在热塑性材料3稀释液中，如此热塑性材料3可附在多孔层1中的多孔洞内壁上以及多孔层1的外壁上。浸渍完成后，将多孔层1置于烘箱加热去除溶剂，待溶剂挥发后，热塑性材料3则可附着于多孔洞内壁上，如此即可制得多孔洞中附着有热塑性材料3的多孔层1。具体的，多孔洞中的热塑性材料3以膜状附着于多孔洞的所有内壁上，在外界温度达到其熔点附近时，热塑性材料3融化封堵多孔洞从而实现闭孔功能。所述热塑性材料3为聚醚酰亚胺颗粒、聚酰胺
‑
酰亚胺颗粒及聚偏氟乙烯颗粒中的任一种。
[0021]进一步的，所述支撑层2为内部结构呈蛛网状的聚酰亚胺纳米纤维膜。其中支撑层2的具体制备方式如下：采用固含量为8％～15wt％的聚酰胺酸溶液，添加1％～5％的氯化锂，利用静电纺丝技术制得内部结构呈蛛网状的纳米纤维膜，然后将该纳米纤维膜悬挂在
烘箱中，同时纳米纤维膜底部加以吊坠，在热亚胺化过程中持续保持牵伸，并以0.5～10℃/min的升温速度升温至280～360℃，并保持2～4h进行高温环化，最终制得支撑层2。所述支撑层厚度为50～600nm。
[0022]另外，于所述支撑层2中有通过浸渍方式分散的二氧化钛纳米线4。具体的是将支撑层2置于提前配置好的二氧化钛纳米线4的分散液中，同时进行超声处理，以促使二氧化钛纳米线4分散在支撑层2的内部。支撑层2内分散的二氧化钛纳米线4能够显著提高支撑层2的浸润性，有利于其作为电池隔膜的电化学性能提升。
[0023]此外，因在制备多孔层1时，热塑性材料3通过浸渍方式也会以胶水的形式附着于多孔层1外壁上，因此该热塑性材料3可作为粘结剂将支撑层2与多孔层复合。多孔层1与支撑层2复合后，整体放置于烘箱中加热以去除溶剂，待溶剂挥发固化后，多孔层1与支撑层2直接粘结为一体结构。
[0024]本技术所述的具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，其多孔层1和支撑层2是由聚酰胺酸经不同工艺制备而得的聚酰亚胺多孔膜和聚酰亚胺纳米纤维膜，因聚酰亚胺纳米纤维膜具有一定的取向性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，其特征在于：包括内部结构呈多孔洞的多孔层，及铺敷在多孔层上、下表面处的支撑层，且两所述支撑层与多孔层通过粘结剂连接为一体结构；所述多孔层为聚酰亚胺多孔膜，所述多孔层的多孔洞中有通过浸渍方式分布的热塑性材料，所述热塑性材料附着于多孔洞内壁上且经高温加热可融化以实现闭孔；所述支撑层为内部结构呈蛛网状的聚酰亚胺纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，其特征在于：所述多孔层的多孔洞为连通的多个孔洞。3.根据权利要求1所述的具有闭孔功能的聚酰亚胺纳米纤维复合隔膜，其特征在于：所述热塑性材料为聚醚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伊航，孙国华，侯连龙，张信，马劲松，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：新型
国别省市：