[发明专利]一种聚多巴胺@TiO2

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺@TiO₂@PI纳米纤维膜及其制备方法。本发明将TiO₂纳米颗粒超声分散在DMAC溶液中，再加入二酐和二胺聚合生成TiO₂@PAA溶液，通过静电纺丝，制备成TiO₂@PAA纳米纤维膜，再经过热亚胺化，得到TiO₂@PI纳米纤维膜，加入多巴胺盐酸盐水溶液反应，得到聚多巴胺@TiO₂@PI复合纳米纤维膜。聚多巴胺@TiO₂@PI复合纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径合适、耐高温等特点，其适应性强，应用范围广。

技术领域

本发明属于有机/无机材料领域，具体涉及电池隔膜材料及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺环的且具有优良耐热性、耐化学稳定性、优异力学性能和电性能的一类高分子材料，广泛应用于航空、航天、电气、微电子以及汽车等高新技术领域。聚酰亚胺静电纺丝纳米纤维电池隔膜具有孔隙率高、耐高温及安全等特点，具有较大的应用价值。但是该隔膜孔径较大，容易造成电池微短路。公开号为CN101209609A、CN101656306A、CN108172742A等的专利文献涉及聚酰亚胺与聚烯烃类复合制备电池隔膜，但聚烯烃类隔膜以及复合隔膜不能从根本上提高耐温性能，且复合隔膜容易存在复合层间剥离的问题。

发明内容

基于上述背景技术，有必要研发一种具有孔隙率高、孔径合适、耐高温等的聚酰亚胺复合纳米纤维电池隔膜，充分扩展其应用的广泛性。

本发明的目的在于提供一种具有孔隙率高、孔径合适、耐高温的聚多巴胺@TiO₂@PI纳米纤维膜及其制备方法。

本发明提供的一种聚多巴胺@TiO₂@PI纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

将二氧化钛纳米颗粒分散在有机溶剂中，再加入二酐和二胺，在搅拌条件下于-5～10℃反应，得到TiO₂/PAA溶液(二氧化钛/聚酰胺酸溶液)；

将所述TiO₂/PAA溶液进行静电纺丝，得到TiO₂@PAA纳米纤维膜，将所述TiO₂@PAA纳米纤维膜进行干燥并于200～400℃进行亚胺化，得到TiO₂/PI纳米纤维膜(二氧化钛/聚酰亚胺纳米纤维膜)；

将所述TiO₂/PI纳米纤维膜置于多巴胺盐酸盐水溶液中，得到聚多巴胺@TiO₂@PI纳米纤维膜。

优选地，所述二氧化钛纳米颗粒的直径为5～20nm，所述有机溶剂为DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)。

优选地，所述二酐为3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)，所述二胺为4,4′-二氨基联苯(ODA)。

优选地，所述搅拌条件是指300～1600rpm强烈的机械搅拌。

优选地，所述干燥具体为在50～80℃干燥5～13小时后在50～100℃干燥5～13小时。

优选地，所述多巴胺盐酸盐水溶液的浓度为0.1～1.0mol/L。

所述聚多巴胺@TiO₂@PI纳米纤维膜是多孔复合材料，可以用作电池隔膜，并可以显著提高电池的循环性能。

本发明的有益效果：所述聚多巴胺@TiO₂@PI纳米纤维膜，聚合物的纳米纤维上分布大量的TiO₂纳米颗粒，增加了纤维的比表面积，缩小了纤维孔径且具有较大孔体积，提高了锂离子迁移速率，降低了电池内阻；TiO₂@PI纳米纤维附着一层聚多巴胺，能够充分浸润并吸附电解液，有利于充分利用活性物质；因此，提高了电池循环寿命。

附图说明