[发明专利]一种基于粘流改性技术的聚苯硫醚基隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于粘流改性技术的聚苯硫醚基隔膜的制备方法，以聚苯硫醚熔喷非织造布和聚苯硫醚微孔膜为基膜，进行热压处理使其达到粘流态，分别制备非水体系电池隔膜和水体系电池隔膜。为改善隔膜孔道结构，本发明利用聚苯硫醚玻璃化温度和熔融温度间隔较大的优点，将基膜在高于聚苯硫醚玻璃化温度下热压，实现聚苯硫醚基膜在非熔融态下的结构调变，制备性能更为优异的聚苯硫醚基电池隔膜，不仅可以缓解二次电池在循环过程中可能出现的短路而引发的安全问题，进而获得优异的安全性，而且也能保证二次电池在高温环境下仍可以安全运行，并且隔膜的亲水性的改善可以降低水系二次电池离子传输的界面阻抗，进而提高其倍率性能。

技术领域

本发明属于膜科学与电化学技术领域，具体是一种基于粘流改性技术的聚苯硫醚基隔膜的制备方法。

背景技术

化石能源等不可再生能源的日益枯竭，促使着学者们探索新型的能源。二次电池(有机体系和水体系)，作为新型能源的佼佼者，已逐渐应用到各个领域中。然而，二次电池在使用中的安全性对于其未来的发展是至关重要的。隔膜作为控制二次电池安全的重要组成部分，不仅要起到阻隔正负极的作用，同时又要允许载流子的传输。对于有机系的电池，如锂离子电池，循环过程中锂枝晶的生长会刺破隔膜造成短路进而引发安全问题；另外，循环过程中，电池内部会放出大量的热，进而会使低玻璃化温度的隔膜发生形变，进而造成短路。对于水系电池，常规的聚乙烯或者聚丙烯膜的疏水性很难在其体系中应用，而玻璃纤维隔膜则会吸附大量的电解液，进而降低其能量密度。因此，合适的隔膜，不仅需要合适的强力，还需要适合的热稳定性，同时也要满足亲有机溶剂或者亲水性。

聚苯硫醚(PPS)是由苯环与硫原子交替连接而成的具有高熔点、较高玻璃化转变温度的半结晶型聚合物。其独特的组成形式赋予了其优异的耐酸碱性、高阻燃性以及高导电性。除此之外，聚苯硫醚还具有优异的抗蠕变性和耐磨性等，且已被广泛应用于纺织、汽车制造、电子器件及航空航天等领域，成为一种快速发展的材料。以聚苯硫醚为原料制备成隔膜可以有效的改善因热形变而造成的短路的安全问题。温度较低时，其正常允许离子的穿梭，当温度异常时，无定形区聚苯硫醚分子量膨胀，进而将孔阻隔，阻止进一步的充放电循环，且其优异的阻燃性也为电池的安全性增加了一层保护罩。另外，聚苯硫醚富含硫醚，可以在一定范围内改善离子在传输和转移过程中的界面阻抗。但是现有技术中得到的聚苯硫醚隔膜的孔均较大，容易造成电池循环过程中的微短路，进而导致电池性能的下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于粘流改性技术的聚苯硫醚基隔膜的制备方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于粘流改性技术的聚苯硫醚基隔膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)基膜的制备：以聚苯硫醚熔喷非织造布和聚苯硫醚微孔膜为基膜；

(2)非水体系电池隔膜的制备：将不少于两层的聚苯硫醚熔喷非织造布进行复合，或将不少于两层的聚苯硫醚微孔膜进行复合，或将至少一层聚苯硫醚熔喷非织造布和至少一层聚苯硫醚微孔膜进行复合，再进行热压处理使其达到粘流态，制得非水体系电池隔膜；

水体系电池隔膜的制备：对聚苯硫醚熔喷非织造布和聚苯硫醚微孔膜分别进行亲水改性，再将改性前后的聚苯硫醚熔喷非织造布进行复合，或将改性前后的聚苯硫醚微孔膜进行复合，或将改性前后的聚苯硫醚熔喷非织造布和改性前后的聚苯硫醚微孔膜进行复合，且三种复合方式中，位于表层的是改性后的聚苯硫醚熔喷非织造布或改性后的聚苯硫醚微孔膜；然后再进行热压处理使其达到粘流态，制得水体系电池隔膜。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：