[发明专利]一种用于锂电池隔膜的聚芳醚酮

说明书

本发明提供了一种用于锂电池隔膜的聚芳醚酮以及包括所述聚芳醚酮的锂电池隔膜，所述聚芳醚酮包括如下的结构单元：链节AR的结构为：本发明提供的锂电池隔膜在臭氧改性聚烯烃膜表面，进行聚芳醚酮的涂覆，刮膜，相转化制备得到锂离子电池隔膜，具有优异的热稳定性和电化学性能，采用所述锂电池隔膜得到的锂离子电池，具有优异的综合性能，其放电比容量，库伦效率和循环稳定性都有明显提升。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种用于锂电池隔膜的聚芳醚酮。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、工作温度范围宽、能量密度高、循环寿命长、污染小、无记忆效应等优点，已成为目前最具前景和竞争力的二次电池，在汽车、移动通讯、航空航天、机械设备等众多高技术领域得到广泛应用。随着制造成本的降低、电池寿命和可靠性等性能的进一步提高，锂离子电池在电动汽车和能源存储等应用领域已经崭露头角。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液及电池外壳等部分组成。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，其主要作用是避免正电极和负电极直接接触，防止内部短路；同时保持良好的离子通透性，提供用于转移锂离子的通道。因此，理想的隔膜应该能够抵抗来自电极和电解质的化学和电化学相互作用，并且具有高尺寸热稳定性以防止主要由过充、短路、热失控甚至爆炸所引起的安全问题。

目前商品化的锂电池隔膜主要是聚烯烃膜，但聚烯烃材料熔点较低，电池在发生失控时，内部急剧升温，导致隔膜发生极大热收缩，热稳定性不高，使电池内部发生大面积短路，引发电池安全问题，目前，亟需一种提高其耐热性的增强材料，同时不降低力学强度、电学性能。

聚芳醚酮(PAEK)是一种重要的高性能聚合物材料，具有耐热性能好、电性能优良、力学性能好的特点。其结构中含有的醚键(AR-O-AR)，羰基(-CO-)等极性基团使得其对电解液的浸润性较好，是一种较为理想的提高锂离子电池隔膜性能的增强材料，但由于其溶解性差、难以成膜，制备过程中存在一定难度，如何将其用于锂电池隔膜，满足锂电池隔膜需要的机械性能的前提下，提升其电化学性能是我们亟需解决的问题。

发明人在前的专利文献CN109942808A公开了一种聚芳醚酮，以及在锂电池隔膜中的应用，隔膜包括聚烯烃基体膜以及粘附在其上的耐热层，耐热层是将聚芳醚酮加入甲磺酸和硫酸混合液配置为铸膜液，涂覆在聚烯烃基体膜上，通过相转化法，在凝固浴中浸渍形成多孔膜，再浸泡、水洗、干燥得到锂电池隔膜。聚芳醚酮的存在提升了电池隔膜的耐热性能和机械性能，但是所述聚芳醚酮与聚烯烃隔膜的粘附性较差，界面层对电池的效率造成不利影响，并不适于商业推广。

值得重视的是，聚烯烃膜还具有疏水性，对电解液浸润性能差，不利于充放电过程中锂离子的迁移，单方面改善聚芳醚酮的性能不能让锂电池隔膜的性能达到最佳，还需改善聚烯烃膜对电解液的浸润性和对PAEK的粘附性。

发明内容

本发明提供了一种具有特定结构的聚芳醚酮作为聚丙烯膜的耐热涂层，提高隔膜的热稳定性能、力学强度、电化学性能，还提供了一种使用臭氧改性聚丙烯膜表面的方法，提高聚丙烯膜对电解液的浸润性和对聚芳醚酮涂层的粘附性，从而制备出具有优异的热稳定性和电化学性能的锂离子电池隔膜。

本发明的第一个目的是提供一种适用于锂电池隔膜的聚芳醚酮。具体而言，本发明提供了一种用于锂电池隔膜的聚芳醚酮，其包括如下的结构单元：

链节AR的结构为：