[发明专利]一种长碳链聚酰胺多孔膜及其制备方法与用途

说明书

本发明涉及一种长碳链聚酰胺多孔膜及其制备方法与用途，所述的多孔膜为均匀厚度的片状结构，所述片状结构上具有多个基本上相互独立的的微孔，所述的多孔膜是采用长碳链聚酰胺制备而成的，所述的长碳链聚酰胺为分子中两相邻酰胺基团之间的碳链长度大于10的脂肪族聚酰胺，其中所述的微孔为类椭圆形，至少两个类椭圆形的长轴接近为一条直线或者平行；或者所述的微孔为类椭圆形，数个类椭圆在片状结构上形成数个微孔簇分布，多数类椭圆形的长轴基本在一个方向。本发明采用长碳链聚酰胺能够与锂电池中的极性电解液有较好的亲和性，同时长碳链聚酰胺具有较高的熔点、热分解温度、软化温度，该类材料在制备锂离子电池隔膜、水处理膜方面具有优越性。

技术领域

本发明涉及一种多孔膜及其制备方法与用途，具体地说，涉及一种长碳链聚酰胺多孔膜及其制备方法与用途

背景技术

多孔膜是一种先进的分离技术，因其操作简单、高效、节能、污染小等特点已经广泛应用于各个领域。聚酰胺是一种综合性能优异的工程塑料，聚酰胺过滤膜也已在实验室、工业、生活的过滤处理中得到了广泛的应用。但是对普通聚酰胺而言，其含有极性的酰胺基团，且酰胺基团密度大，这导致其具有很强的吸水率，吸水后聚酰胺的机械性能会大大降低，这大大限制了聚酰胺过滤膜的使用寿命及在某些特定领域的应用。

多孔膜另一个重要的应用领域是锂离子电池隔膜，随着能源技术的不断发展，锂离子电池已广泛应用于各个领域，从电脑、手机到电动汽车领域，锂离子电池发挥着举足轻重的作用。它具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、低污染等优异性能。作为锂离子电池的重要部分，隔膜是位于正极和负极之间的一层微孔膜材料，用来阻隔正负极物理接触，同时使电解液中的离子自由迁移而电池内的电子不能穿过，即使得电流阻断，电池隔膜起到了重要的作用，具有多孔结构的聚合物隔膜在较高温度下发生熔化，从而导致多孔结构关闭、阻抗迅速增加而使电流阻断，该温度称为阻断(Shut-Down)温度，又称自闭温度。另外，隔膜的孔关闭后，如果电池温度继续升高，超过隔膜的耐热温度时，隔膜会发生完全熔化、破坏，导致正极、负极直接接触而短路，此温度称为破膜(break-out)温度。隔膜材料显著影响电池的能量、功率密度、循环寿命和安全性能，其结构优化对提高电池的综合性能具有重要作用。因聚烯烃较高的机械强度、良好的化学稳定性等优点被广泛应用于锂离子电池隔膜材料，目前商品化锂电池隔膜材料主要采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)微孔膜以及PP/PE多层复合膜，由于熔化温度低(如PE隔膜的自闭温度为130-140℃，PP隔膜的自闭温度为170℃左右)，在某些情况下，例如外部温度过高、放电电流过大或者电解液受热过程中的热惯性的情况下，即使电流被阻断，电池的温度也可能继续升高，因此隔膜可能完全被破坏而导致电池短路，从而导致电池爆炸或着火，因此采用PE隔膜和PP隔膜的安全性较低。此外该隔膜材料还存在以下的缺点，由于聚烯烃的极性小且表面能低，而电解液属于极性较高的有机溶剂，因此聚烯烃与电解液浸润性较差，致使绝大部分电解液存在于空隙间，易造成电解液泄漏。

申请号为201510126639.9的专利申请公开了一种锂离子电池用亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法，在聚烯烃微孔膜上涂覆通过1,1,-二取代芳香烯类单体所制备的嵌段共聚物，其中嵌段共聚物上一种链段含有亲水基团，另一种链段与聚烯烃膜有较好的亲和性，使其与聚烯烃微孔膜以及锂电池内的电解液都具有良好的亲和性。但是该方法中涂料与基体的粘结性及其复杂的工艺优化是该技术面临的重要问题。

申请号为200680039461.3的专利公开了一种聚烯烃多层微孔膜及其制造方法以及电池用隔离件，一种聚烯烃三层微孔膜，具有由聚乙烯系树脂构成的形成两表层的微孔层、以及含有聚丙烯和熔点或玻璃化转变温度为180-260℃的耐热性树脂的形成内层的微孔层，从而提高了微孔膜的耐热性。

申请号为200810185300.6的专利公开了一种制备微孔性聚烯烃多层膜的方法，该多层膜是聚乙烯、稀释剂与耐热性填料混合通过拉伸形成膜，从而改善聚烯烃的热稳定性，但是填料的重量及脱落严重影响了这类材料的使用性能。