[发明专利]一种多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电池隔膜领域，公开了一种多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜及其制备方法和应用。其制备步骤如下，S1.将载体浸泡在所述多巴胺溶液中室温下震荡至混合均匀，得到负载多巴胺的载体；S2.向前驱体聚酰胺酸PAA溶液中加入所述负载多巴胺的载体和添加剂，并搅拌得到混合溶液，所述添加剂为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙二醇、邻苯二甲酸二甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯的一种或多种；S3.将所述混合液体涂覆在聚四氟乙烯上经化学亚胺法或热亚胺化处理得到聚酰亚胺多孔薄膜，所述热亚胺化按照100℃/1h、200℃/1h、300℃/1h的程序阶梯式升温固化。通过多巴胺，载体，添加剂之间相互协同作用改善了电池隔膜的吸液能力，并提高了电池隔膜的孔隙率等相关性能。

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，更具体地，涉及一种多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜的制备方法和应用。

背景技术

锂离子二次电池是一种可重复使用的电池，同时也是一种清洁能源，得到越来越多科研人员的关注。锂电池由正极、负极、电解液、电池隔膜和电池外壳5个主要的部件组成。锂离子电池隔膜是一层放置在电池正极和负极之间的功能膜，主要作用是防止正负两极接触短路，同时也能够在锂离子电池的闭合通道中运输离子、电荷载体。商业隔膜存在孔隙率低、浸润性差、不耐高温等问题，影响锂电池的充放电容量和循环性能。聚酰亚胺具有十分优异的综合性能，在高达300℃下也可长期使用，而多巴胺易发生自聚形成聚多巴胺(PDA)，有高粘附性作用，能增加电池膜的拉伸强度避免短路，还有增加吸液率等特点。

中国专利(CN103545474A)公开了一种聚多巴胺改性的锂离子电池隔膜及制备方法，其中该方法公开了一种聚多巴胺改性聚酰亚胺的锂离子电池隔膜，该方案包括聚多巴胺涂层和高分子多孔膜基体两部分组成，利用了聚酰亚胺的耐高温和多巴胺的粘结力强，提高耐高温能力和改善对电解液吸附/保持能力，但是其未能够改善电池隔膜的孔隙率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高电池隔膜孔隙率，提供一种多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜。

本发明的另一目的是提供所述多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜的制备方法。

本发明的另一目的是提供所述多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜的在电池隔膜中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多巴胺改性的聚酰亚胺电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.将载体浸泡在所述多巴胺溶液中室温震荡至混合均匀；得到负载多巴胺的载体；

S2.向制备好的前驱体聚酰胺酸PAA溶液中加入所述负载多巴胺的载体和添加剂，并充分搅拌得到混合溶液，所述添加剂为聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙二醇、邻苯二甲酸二甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯的一种或多种；

S3.将所述混合溶液涂覆在聚四氟乙烯上，并经化学亚胺法或热亚胺化处理，所述热亚胺化按照100℃/1h、200℃/1h、300℃/1h的程序阶梯式升温固化。

所述震荡通过水浴或空气浴摇床，震荡时间为24-48小时。

本发明通过将多巴胺负载在载体上，然后与前驱体聚酰胺酸和添加剂混合进行热亚胺化处理或化学亚胺法处理。步骤S3中化学亚胺法得到多巴胺聚酰亚胺膜，多巴胺可增加吸液率，具有高粘附作用，可以增强载体与聚酰亚胺膜的结合，也可将得到的多巴胺聚酰亚胺膜再加热到300℃，去除多巴胺，提高孔隙率；步骤S3中直接热亚胺化处理，当温度升到300℃时，多巴胺分解，聚酰亚胺表面形成空隙，不仅能提高电池隔膜的浸润性，而且还提高了空隙率。

优选地，步骤S1中的多巴胺在载体中的质量百分比是5％-20％。

优选地，步骤S2中所述聚酰亚胺、所述负载多巴胺的载体和所述添加剂的质量比为40:(1.2-10):(1-5)。