[发明专利]隔膜涂覆液和水系纳米对位芳纶涂隔膜

说明书

本发明提供了一种隔膜涂覆液和水系纳米对位芳纶涂隔膜。所述隔膜涂覆液的制备方法：N‑甲基吡咯烷酮中加入助溶剂和聚乙二醇，搅拌后第一次降温，加对苯二胺后第二次降温，加对苯二甲酰氯，提高转速反应，然后升温反应得对位芳纶的初级聚合物；加N‑甲基吡咯烷酮，高速剪切，加水，得芳纶纳米纤维悬浮液；加入醇，分散、过滤得第一溶液；水中加分散剂和无机物颗粒，分散、砂磨得第二溶液；水中加入聚乙烯吡咯烷酮，得第三溶液；将第一溶液和第二溶液混合，搅拌，然后加入第三溶液，搅拌得到隔膜涂覆液。一种水系纳米对位芳纶涂隔膜，使用所述涂覆液制得。本申请提供的隔膜涂覆液和水系纳米对位芳纶涂隔膜，不使用溶剂萃取，绿色环保，成本低。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体而言，涉及一种隔膜涂覆液和水系纳米对位芳纶涂隔膜。

背景技术

随着人们对新能源的日益重视，锂离子电池的技术研发和应用正在逐步扩展和逐渐成熟。作为一种能源载体，锂离子电池的安全性能是评价一款锂离子电池质量的重要标准之一。

隔膜是锂电池中重要的、能够起到关键保护作用、极大提升电池安全性能的组成部件。相较于传统的聚烯烃隔膜及其衍生的无机、有机涂层隔膜，芳纶涂隔膜具有抗氧化、耐酸碱、阻燃、耐摩擦、抗撕裂等优点，热机械强度远高于目前市场上的其他种类隔膜。

然而，现有的芳纶涂隔膜的制备工艺中，大量使用有机溶剂进行溶解和萃取等操作，溶剂废液和萃取液带来日益严峻的环保压力，同时使得产品成本很高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种隔膜涂覆液，减少有机溶剂的使用，不采用萃取步骤，有机溶剂废液少，工艺绿色环保，成本低。

本发明的第二目的在于提供一种水系纳米对位芳纶涂隔膜，成本低，生产工艺简单环保，性能优异。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种隔膜涂覆液，所述隔膜涂覆液的制备方法包括以下步骤：

A.A.惰性气体氛围和搅拌条件下，向N-甲基吡咯烷酮中加入助溶剂，然后加入聚乙二醇，然后反应体系第一次降温，加入对苯二胺，溶解后反应体系第二次降温，然后加入对苯二甲酰氯，提高转速继续反应，然后反应体系升温，反应得到对位芳纶的初级聚合物；

B.向所述初级聚合物中加入N-甲基吡咯烷酮，然后进行高速剪切，然后在搅拌状态下加入水，得到芳纶纳米纤维悬浮液；

C.向所述芳纶纳米纤维悬浮液中加入醇，然后进行分散、过滤，得到第一溶液；向水中加入分散剂和无机物颗粒，然后分散、砂磨得到第二溶液；向水中加入聚乙烯吡咯烷酮至全部溶解，得到第三溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液混合，搅拌，然后加入所述第三溶液，再次搅拌得到所述隔膜涂覆液。

使用上述方法制得芳纶纳米纤维悬浮液，然后与醇一起经过处理得到第一溶液，再与第二溶液和第三溶液复配得到的隔膜涂覆液，工艺简单，省去了萃取步骤，有机溶剂废液少，废物处理压力小，绿色环保，成本低。合成对位芳纶时利用表面活性剂，使芳纶纤维聚合单独形成，减少粘连，然后用高速剪切力通过加水分散芳纶，最终得到芳纶稳定的芳纶纳米纤维悬浮液，通过添加无机颗粒、造孔剂、粘结剂完成涂覆液的制作。

优选地，所述步骤A中，所述助溶剂为氯化钙或氯化锂，所述助溶剂的添加量为所述N-甲基吡咯烷酮的质量的5-9％，所述聚乙二醇的添加量为所述N-甲基吡咯烷酮的质量的2-7％，添加所述助溶剂和所述聚乙二醇时，反应体系温度为90-100℃。

更为优选地，所述对苯二胺的添加量为所述N-甲基吡咯烷酮的质量的2-3％，所述对苯二胺与所述对苯二甲酰氯的摩尔比为1:1-1.01；所述步骤B中，N-甲基吡咯烷酮的添加量为所述初级聚合物的质量的5-10％。