[发明专利]高透气率的聚酰亚胺隔膜的制备方法及其产品

说明书

本发明涉及一种高透气率的聚酰亚胺隔膜的制备方法及其产品,将加热能气化分解的无机盐成孔剂在低温下分散于溶剂中制得分散液；将二胺溶于分散液中，二胺溶解后加入二酐，制得含有成孔剂的聚酰胺酸溶液，二酐和二胺摩尔比为0.98:1~1.02:1，以聚酰胺酸和溶剂总质量为基准，聚酰胺酸含量为12%~25%，溶剂含量为75%~88%,以聚酰胺酸的总质量为基准，成孔剂含量为20%~35%；将聚酰胺酸溶液在玻璃板上铺膜，加热处理使溶剂挥发得到凝胶或自支撑状态膜，加热使成孔剂受热分解使膜成孔；将成孔膜在高温下预热后进行双向拉伸，使膜表面致密层破裂，继续高温亚胺化，得到多孔的聚酰亚胺隔膜,本发明节约成本，生产效率高,控制膜中溶剂残余量，使膜的孔隙率提高60%,得到更大孔径和孔隙率的隔膜,经拉伸后隔膜表面致密层被拉开。

技术领域

本发明涉及一种电池隔膜，具体涉及一种成本低、效率高的高透气率的聚酰亚胺隔膜的制备方法及其产品。

背景技术

隔膜是锂离子电池的重要组成部分，其作用主要是隔离正、负极，使电解液中的离子在正负极之间穿过而限制电子自由穿过。除此之外，隔膜对电池的安全性还有重要影响。电池在使用不当的情况下，电池内部或外部过热时，传统的聚烯烃隔膜在电池温度超过160℃时会熔断，导致正负极接触而短路，从而导致电池着火或爆炸，严重危及着使用者的生命安全。

聚酰亚胺是一种综合性能良好的绝缘材料，具有优异的热稳定性和机械性能，其长期使用温度可高达300℃以上，是理想的电池隔膜材料。目前制备聚酰亚胺电池隔膜的制备方法有静电纺丝法、相转换法、和无机填料脱除法，现有技术均存在一定的弊端，如静电纺丝法，生产效率低，设备成本高，工艺复杂等，相转换法和无机填料法制备过程中会使用凝固剂、无机填料去除剂等，与普通聚酰亚胺亚胺隔膜的制备方法相比凝固剂和无机填料去除剂等的使用也影响了聚酰亚胺隔膜的生产效率。

如中国发明专利CN 1023 54733中公开了一种聚酰亚胺隔膜的制备方法，该方法中用氧化锂等无机物作为成孔剂，将氧化锂分散在聚酰胺酸溶液中，铺膜亚胺化后得到含有氧化锂的聚酰亚胺薄膜，然后用稀盐酸反复清洗除去氧化锂得到多孔的聚酰亚胺隔膜。该方法得到聚酰亚胺薄膜后，需要多步的后处理过程，增加了时间成本，严重影响了隔膜的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种无需在亚胺化后使用试剂除去无机填料和反复的清洗步骤的高透气率的聚酰亚胺隔膜的制备方法及其产品，使用高温可完全气化的填料作为成孔剂，在聚酰亚胺酸凝胶或自支撑状态下分解，在近固态状态下，通过气体膨胀制得比填料本身粒径大的孔径和高孔隙率的聚酰亚胺隔膜，通过进一步拉伸，使得表面致密层被拉开，进而增加率隔膜的透气性。

本发明的目的是这样实现的：

一种高透气率的聚酰亚胺隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚酰亚胺隔膜的制备方法包括以下步骤：

步骤1）、将加热能够完全气化分解的无机盐成孔剂在低温下分散于溶剂中，制得分散液A；

步骤2）、将二胺溶于上述分散液A中，待二胺溶解后，缓慢加入二酐，搅拌2~4小时后，制得含有成孔剂的聚酰胺酸溶液，其中所述二酐和二胺的摩尔比为0.98:1~1.02:1，以聚酰胺酸和溶剂的总质量为基准，所述聚酰胺酸的含量为12%~25%，所述溶剂的含量为75%~88%,以聚酰胺酸的总质量为基准，所述成孔剂的含量为20%~35%；

步骤3）、将上述聚酰胺酸溶液在玻璃板上铺膜，经过加热处理使溶剂部分挥发，得到凝胶或自支撑状态的膜，进一步加热使成孔剂受热分解使膜成孔；

步骤4）、将成孔的膜，在高温下预热后进行双向拉伸，使膜表面的致密层破裂，继续高温亚胺化，得到多孔的聚酰亚胺隔膜。

所述成孔剂选自草酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、亚硝酸胺、硝酸铈铵中的一种或几种的任意比组合，所述成孔剂的分解气化温度低于400℃，所述成孔剂的平均粒径为0.03~1微米。