[发明专利]基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜，其特征在于：所述隔膜具有均匀分布的球形孔结构，且所述孔结构相互连通，所述隔膜的孔隙率为65～67%，吸液率为265～275wt.%；所述隔膜的拉伸强度为9.5～10.0MPa，伸长率为55～60 %，热分解温度为390～410 ^oC；所述基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜采用下述方法制得，步骤如下：（1）制备单离子聚合物：室温下，按配比依次将4,4′-二氨基二苯砜4,4’-二羧基双苯磺酰亚胺和无水氯化锂加入到无水氮甲基吡咯烷酮中，搅拌，充分溶解，形成均匀稳定混合溶液；再将吡啶和亚磷酸三苯酯依次加入到所述混合溶液中，继续搅拌至完全溶解，得到反应前驱体；惰性氛围条件下，将所述反应前驱体加热升温至80～120 ^oC恒温反应10～15h；反应结束后，冷却至室温，加入无水甲醇析出沉淀，过滤，洗涤，干燥，获得所述的单离子聚合物；

（2）单离子聚合物的锂化：按配比将步骤（1）得到的单离子聚合物分散于氢氧化锂的水溶液中，室温、惰性氛围条件下搅拌反应18～30h，然后干燥，获得单离子聚合物电解质FPAS；

（3）按配比将步骤（2）所述的单离子聚合物电解质FPAS加入到含聚酰亚胺的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加热搅拌，混匀后加入聚乙二醇6000，继续搅拌形成均匀溶液；然后将所述均匀溶液注射成溶液膜，加热干燥后将膜取出，浸入超纯水中加热搅拌使聚乙二醇完全去除，再在室温条件下二次干燥，待膜中孔结构成型后真空干燥，获得所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜。

2.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜，其特征在于：步骤（1）中所述4,4’-二羧基双苯磺酰亚胺采用下述方法制得，步骤如下：

按配比将对甲苯磺酰胺、氢氧化锂和水混合后加热溶解，然后按配比缓慢加入对甲苯磺酰氯，静置反应8～16h；反应结束后降温至40～50 ^oC并调节体系pH值至中性，继续静置反应8～16h，反应结束后过滤，向所得滤液中滴加浓盐酸至无沉淀产生，过滤，将所得滤饼重结晶后冷却，低温静置，过滤，干燥，得到粗产物；将所述粗产物与水、氢氧化钾、高锰酸钾混匀，加热至90～100 ^oC恒温反应8～16h，反应结束后静置，过滤，将所得滤液用浓盐酸多次析出后干燥，得到所述的4,4’-二羧基双苯磺酰亚胺。

3.根据权利要求2所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜，其特征在于：所述对甲苯磺酰胺与对甲苯磺酰氯的摩尔比为2：1。

4.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜，其特征在于：步骤（1）中所述4,4’-二羧基双苯磺酰亚胺与4,4′-二氨基二苯砜的摩尔比为1：1。

5.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜，其特征在于：步骤（1）中所述4,4’-二羧基双苯磺酰亚胺、无水氯化锂的用量比为10 mmol：（1～3）g。

6.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜，其特征在于：步骤（3）中所述聚酰亚胺、单离子聚合物电解质FPAS和聚乙二醇6000的质量比为2：1：2。

7.权利要求1～6任一项所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜在锂离子电池中的应用。

8.一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解质，其特征在于：所述隔膜为权利要求1～6任一项所述的基于聚酰亚胺的多孔单离子聚合物电解质PI-FPAS隔膜。