[发明专利]一种高强度间位芳纶隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种强度间位芳纶隔膜及其制备方法。其制备方法包括以下步骤：步骤1：合成间位芳纶浆料：首先将间苯二胺搅拌溶解于二甲基乙酰胺后降温至0‑5℃；然后加入间苯二甲酰氯，搅拌均匀并逐步升温至80℃；然后加入氢氧化钙搅拌均匀；最后加入聚乙二醇搅拌得间位芳纶浆料；步骤2：将步骤1所得间位芳纶浆料加压挤出，在二甲基乙酰胺水溶液中拉伸成膜；步骤3：依次在不同浓度的二甲基乙酰胺水溶液中固化萃取；步骤4：烘干得高强度间位芳纶隔膜。在上述制备方法中，浆料合成过程中加入聚乙二醇，然后在二甲基乙酰胺水溶液当中进行拉伸成膜。该制备方法使间位芳纶分子排列更加规律，最终形成的间位芳纶隔膜强度更高。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，特别是涉及一种高强度间位芳纶隔膜及其制备方法。

背景技术

间位芳纶隔膜是一种耐高温的材料。常规的间位芳纶隔膜的制备方法是由合成间位芳纶浆料后直接挤出拉伸膜。拉伸膜在此过程中及其容易断裂，且结构不均匀，最终制作出来的隔膜较脆强度较小，运用到隔膜上时不利于提高锂电池的安全性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有中间位芳纶隔膜制备方法中易断裂且结构不均匀的技术缺陷，而提供一种高强度间位芳纶的制备方法。

本发明的另一方面是提供上述制备方法制备所得的高强度间位芳纶隔膜。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种高强度间位芳纶隔膜及其制备方法，包括以下步骤：

步骤1：合成间位芳纶浆料

首先，将间苯二胺搅拌溶解于二甲基乙酰胺后降温至0-5℃得溶液A；

然后，向所述溶液A中加入间苯二甲酰氯，搅拌均匀并逐步升温至60℃～90℃得溶液B；间苯二胺和间苯二甲酰氯的摩尔比为1:1；

然后，向所述溶液B中加入氢氧化钙搅拌均匀得溶液C；在上述步骤中，二甲基乙酰胺的质量、氢氧化钙的质量以及间苯二胺和间苯二甲酰氯总质量之间的比例为(50-60)：(5-10)：(35-40)；

最后，向所述溶液C中加入聚乙二醇搅拌30-45min得间位芳纶浆料；溶液C中和聚乙二醇的质量比为(80-95)：(5-20)；

步骤2：将步骤1所得间位芳纶浆料加压挤出，在二甲基乙酰胺水溶液中拉伸成膜；

步骤3：依次在不同浓度的二甲基乙酰胺水溶液中固化萃取；

步骤4：烘干得高强度间位芳纶隔膜。

在上述技术方案步骤2中，使用间位芳纶制膜装置；所述间位芳纶制膜装置包括加压挤出罐、接收辊、缓冲辊、拉伸辊和装有二甲基乙酰胺水溶液的溶液槽；所述加压挤出罐的挤出口、所述接收辊、所述缓冲辊和所述拉伸辊均设置在所述溶液槽内且位于二甲基乙酰胺水溶液液面以下；经所述加压挤出罐的挤出口加压挤出的间位芳纶浆料依次经过所述接收棍、缓冲辊和拉伸辊拉伸成膜。所述加压挤出罐的挤出温度为35-60℃；所述二甲基乙酰胺水溶液的温度为30-55℃；所述二甲基乙酰胺水溶液的质量浓度为60％-80％。所述加压挤出罐的挤出口挤出的间位芳纶的宽度为700-1200mm，厚度为25-40μm；所述接收辊的线速度为8-12m/min；所述缓冲辊的线速度为15-20m/min；所述拉伸辊的线速度为22-30m/min。

在上述技术方案步骤3中，固化萃取过程依次经过10个萃取槽；其中，第一个萃取槽内二甲基乙酰胺和去离子水的质量比为3:2；第二个萃取槽内二甲基乙酰胺和去离子水的质量比为1:1；第三个萃取槽内二甲基乙酰胺和去离子水的质量比为2:3；其余萃取槽内为去离子水。