[发明专利]一种聚醚醚酮基锂电池隔膜的制备方法

说明书

本发明属于聚醚醚酮高分子材料领域，具体公开一种聚醚醚酮基锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：(1)氯磺化氟酮单体合成，(2)磺化聚醚醚酮合成，(3)溶液混合，(4)成膜、干燥，(5)成孔、干燥。通过本发明方法制备的聚醚醚酮基锂电池隔膜，有以下性能：具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；具有较好的力学性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚醚醚酮基锂电池隔膜的制备方法。

背景技术

中国锂电池行业方兴未艾，在十二五计划的激励下，现有产能扩产与潜在产能开发在2011-2013年之间出现逐年倍增情况，作为锂离子电池内层组件中最有利润价值的隔膜更是率先发展。短短数年之间，中国已经涌现出40余家生产制造商，共拥有200余条生产线。锂电池隔膜技术的发展是随着锂离子电池应用的变化而推进的，目前突出的特点是锂电池越做越大和锂电池越做越小的两端化发展趋势。

从“小”处看，主要体现在便携式电子消费品用锂电池，如手机、数码相机、电子辞典等，美观与小型化对锂电池设计提出的高能量密度要求，促使针对这类锂电池应用的隔膜应越做越薄。因为高能量密度的含义就是在小的体积中容纳更多的电极材料，在正负极材料已确定的条件下，高性能隔膜的研制和生产成为必然，这就要求在隔膜更薄的情况下，保持原有的电池容量和循环寿命。从“大”处看，主要体现在电动自行车和电动汽车所使用的锂动力电池方面，透过国内曝光的电动车自燃事件不难看出，安全性能是目前制约动力锂电池的瓶颈。这里面的主要原因表现在三个方面：安全性是锂离子电池隔膜理化性能的核心；动力锂电池采用容量更大的电芯，容量越大，电芯的性能指标就需要更细腻的工艺来保证；由于串联电芯的一致性和组合技术会带来安全隐患，这就尤其需要锂电池隔膜的制造更加精密。

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，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。隔膜位于正极和负极之间，主要作用是将正负极活性物质分隔开，防止两极因接触而短路；此外在电化学反应时，能保持必要的电解液，形成离子移动的通道，所以隔膜具有较强的耐受有机电解质的能力，机械强度大，使用寿命长，较薄，满足不同规格及工况下使用；快速产热温度开始时，隔膜发生熔融，微孔关闭，变为绝缘体，防止电解质通过，从而阻断电流；应该具有较高的浸润性；较高的的离子电导率，以降低电池内阻，较高的电绝缘性，较高的性价比。凝胶聚合物电解质通过固定在聚合物网络中的液体电解质分子实现离子传导，既有固体聚合物的稳定性，又有液态电解质的高离子传导率，显示出良好的应用前景。

市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃类隔膜。总体而言,相对耐温等级较低、密度较小、力学性能较脆、对环境较敏感。主要的隔膜材料产品有单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等，其中前两类产品主要用于3C小电池领域，后几类产品主要用于动力锂电池领域。在动力锂电池用隔膜材料产品中，双层PP/PP隔膜材料主要由中国企业生产，在中国大陆使用，这主要是因为目前阶段还没有中国企业能将PP与PE制成双层复合膜的技术和能力。而全球汽车动力锂电池使用的隔膜以三层PP/PE/PP、双层PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料产品为主。

与此同时，其他一些新型隔膜材料产品也在不断涌现并开始实现应用，不过，因量少价高，主要还是用在动力锂电池制造领域。这些产品主要有：聚酯膜、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶、芳纶膜等等。现有锂离子电池隔膜主要存在的问题有：1、由于锂电池前驱体材料的改进，致使隔膜材料的研制及改进技术相对滞后；2、耐受温度较低，一般最高使用温度在110～130℃之间，3、机械强度较差，锂离子电池隔膜拉伸强度一般在22～25MPa之间，4、在超温或短路情况下，会使情况迅速恶化，很难起到在电池短路的情况下的保护作用。