[发明专利]一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池近年来成为新型电源技术研究的热点，在高能量和高功率领域备受欢迎。因为锂离子电池有着优越的性能。电压高，单体电池的工作电压高达3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍；能量密度高，目前能到达的实际能量密度为100-250Wh/kg和240-300Wh/L(2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-H)；循环寿命长，一般均可达到500次以上，甚至1000次以上；安全性能好，无公害，无记忆效应；自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10％左右，大大低于Ni-Cd的25-30％，Ni-H的30-35％；工作温度范围高，工作温度为-25-45℃。

在锂离子电池结构中，电池隔膜是锂离子电池中的关键材料之一，电池隔膜可以隔离电池正负极，以防止出现短路，同时允许电解质中的离子通过，形成充放电回路。电池隔膜本身不参与任何电池反应，但是它的结构和性质影响着电池能力密度、循环寿命、安全等各方面的性能。首先隔膜材料要有很好的化学稳定性，不与电解质和电极材料反应。同时要具有一定的强度，在电池组装过程中不易损坏。还有，隔膜材料要对电解质溶液要有一定的润湿性，使电解质中的离子更容易通过。隔膜材料还要有一定的尺寸稳定性和热稳定性，防止隔膜在高温时熔化收缩，破坏，导致短路。

目前，锂离子电池隔膜主要为多孔聚烯烃，单层聚丙烯多孔膜(PP)，单层聚乙烯多孔膜(PE)，聚乙烯、聚丙烯多层多孔膜。但是聚烯烃类隔膜的熔化温度不高(通常＜180℃)，而且高温下隔膜的热收缩性能不良，经常出现因隔膜收缩造成内部短路。因此，提高电池隔膜的耐高温性能是提高锂离子电池高温安全性能的关键。

由于聚酰亚胺(PI)具有耐高温、耐腐蚀、高尺寸稳定性，高电绝缘性等优良的性能，因此，由聚酰亚胺制得的聚酰亚胺多孔膜是锂离子电池隔膜的理想材料之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法。

本发明提供的制备聚酰亚胺多孔膜的方法，包括如下步骤：将聚酰亚胺预聚体与多元醛于溶剂中混匀，再加入多元胺进行亲核加成反应，反应完毕后成膜，再于酸中浸泡洗涤，得到所述聚酰亚胺多孔膜。

该方法中，所述聚酰亚胺预聚体选自数均分子量为1000-5000的聚酰亚胺预聚体；

所述多元胺选自聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯砜、3，4′-二氨基二苯醚和三聚氰胺中的至少一种，优选聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯砜和三聚氰胺中的至少一种；所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1000-10000；

所述多元醛选自乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛、间苯二甲醛和2，4-二甲基-2-甲氧基甲基戊二醛中的至少一种，优选戊二醛、对苯二甲醛和间苯二甲醛中的至少一种；由于戊二醛极易挥发，故在实际操作中，可选用商购的质量百分浓度为50％的戊二醛水溶液；

所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，2-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、间甲苯酚、四氢呋喃、乙醇、甲醇、二氯甲烷和三氯甲烷中的至少一种，优选N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷中的至少一种；

所述酸选自盐酸、醋酸、硝酸和硫酸中的至少一种，优选盐酸、醋酸和硝酸中的至少一种。

上述方法中，所述聚酰亚胺预聚体、所述多元醛与所述多元胺的质量比为0.5-4∶0.5-2∶0.5-2，优选2∶1∶1；

所述酸的摩尔浓度为0.001-4mol/L，优选2mol/L。

所述亲核加成反应步骤中，温度为5-80℃，优选25℃，时间为0.5-4小时，优选0.5小时；

所述成膜步骤中，温度为50-100℃，具体可为60℃-90℃、60-80℃、80-90℃，优选80℃，时间为0.5-4小时，具体可为1-4小时、3-4小时、0.5-3小时、0.5-2小时、2-4小时或2-3小时，优选2小时；

所述浸泡步骤中，时间为0.5-8小时，优选1小时；