[发明专利]一种间位芳纶涂覆锂电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，特别是涉及一种间位芳纶涂覆锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、快速充电、自放电率低、环境污染小等优点成为近年来应用广泛的电池。随着裡离子电池应用范围的逐渐扩大，作为锂电池的重要部件－隔膜材料的性能的提高是很多学者研究的热点。对电池隔膜进行改性来提高其性能是提高电池的循环性能、使用寿命和化学性能等方面的前提条件。其中耐高温动力电池隔膜：耐高温、高容量的锂电池隔膜和电极材料是未来动力电池发展的主要趋势。间位芳香族聚酰胺（芳纶1313，PMIA）不仅具有超高强度、高模量、耐高温等优良性能，还具有良好的尺寸效应、绝缘性能、机械性能、防火性能、耐腐蚀性及耐化学稳定性等。利用PMIA优异的耐热性和机械性能，应用在耐高温动为电池隔膜上将会有很大的发展潜力。

现有技术中以芳纶纤维为载体的锂离子电池隔膜及其制备的技术，沧州明珠隔膜科技有限公司（CN 201510453815.X、CN201510967229.7）、烟台泰和新材料股份有限公司（CN 201410152554.3）、珠海光宇电池有限公司（CN 201120424656.8）提供一种芳香族聚酰胺涂覆材料及其制备方法。这些制备方法是先将芳纶溶解制备芳纶浆料、芳纶浆料经涂布、浸水、烘干后获得涂覆膜。通过这些方法虽然提高了隔膜的耐高温性能，但是由于PMIA良好的化学稳定性及耐酸碱性（且超耐碱，PMIA在各类酸性和碱性溶剂中连续浸泡24小时后，发现其在大多数酸性或碱性溶剂中都不易溶，只有高浓度的硫酸和盐酸溶液中会微溶并呈现出黄色），故而其溶解困难，在＞60℃加热6-8h条件下，低含量的芳纶（＜10%）才可以溶解，制备高含量芳纶浆料更加困难，而且间位芳纶浆料不耐日光、易变色，应避光保存，不易长期放置。PMIA浆料制备困难、耗时长，故不利于大批量生产及大规模工业使用。

发明内容

本发明目的在于提供一种间位芳纶涂覆锂电池隔膜的制备方法，同时提供该方法得到的电池隔膜是本发明的又一发明目的。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种间位芳纶涂覆锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：1）在N₂保护下，将间苯二甲酸和间苯二胺分别溶于溶剂后混合，加入助溶剂、催化剂和酰化剂并搅拌混合制得混合液；2）将步骤1）所得混合液涂覆在锂电池基膜的一侧或两侧，微波辐射加热得到间位芳纶涂覆隔膜；3）步骤2）所得间位芳纶涂覆隔膜经甲醇或水冲洗或浸泡后干燥即可。

所述间苯二甲酸、助溶剂、催化剂、酰化剂与间苯二胺的摩尔比为：1：（0.1～1）：（0.2～2）：（0.2～2）：1；间苯二甲酸和间苯二胺分别溶于溶剂后的摩尔浓度为0.1～0.8 mol•L^-1。

步骤1）中，所述溶剂为3-氯甘油、甲基甲酰胺、甲基丙烯腈、甲基丙基甲酮和石油醚中的一种。

步骤1）中，助溶剂为CaCl₂、LiCl、四丁基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种。

步骤1）中，所述催化剂为吡啶、三苯基磷类催化剂中的至少一种。

步骤1）中，所述酰化剂为亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、二氯亚磷酸苯酯中的至少一种。

步骤2）中，微波辐射时间为2～20min，微波辐射的功率为200～800W，微波辐射的温度为50～100℃。

所述锂离子电池基膜为PE膜、PP膜或PP/PE/PP复合膜、聚酰亚胺膜、聚偏氟乙烯膜、聚乙烯无纺布膜、聚丙烯无纺布膜或聚酰亚胺无纺布膜中的一种。

由所述的间位芳纶涂覆锂电池隔膜的制备方法制备得到的间位芳纶涂覆锂电池隔膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明在制备间位芳纶涂覆锂电池隔膜时，直接将前驱体混合液涂覆在锂电池基膜的一侧或两侧上，采用微波辐射加热后得到，不仅避免了先合成间位芳纶、再将间位芳纶溶解、涂布、浸水、烘干后获得涂覆膜等繁琐工序，有效提高生产效率、节约制备成本，有利于连续稳定大规模生产；而且，克服了由于PMIA良好的化学稳定性及耐酸碱性，PMIA溶解困难，难以制备，且有不耐日光、易变色、不易长期放置等缺点；同时采用微波辐射技术具有处理剂量可控、处理时间短、处理效率高等优点。

2）采用本发明得到的一种间位芳纶涂覆锂电池隔膜具有亲液性良好、机械性能好，耐高温性能强的特点，所以即使在电池因热失控等而达到高温的情况下，也能够保持高安全性。

附图说明