[发明专利]一种改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜及其制备方法与应用。本发明通过改性聚酰胺类材料并引入多巴胺作为锂离子电池隔膜复合涂层，相当于在高耐热聚酰胺涂层上引入醌基和邻苯二酚基团，可提高隔膜的浸润性，通过加小分子造孔剂，控制隔膜的孔隙。本发明所制备的改性高耐热聚酰胺类隔膜具有良好的耐热性能，200℃，1h的热收缩率小于5％，改性高耐热聚酰胺类隔膜的电解液接触角保持在0‑5°，具有良好的浸润性。这表明改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜作为高安全性锂离子电池隔膜具有很大的发展潜力。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池由于工作电压高、电流放电能力强、环境友好等优点，在便携式电子设备和电动汽车中得到了广泛的关注。隔膜是锂离子电池系统不可或缺的组成部分，它可以阻止电池正负电极之间的短路，保证电池的安全性，同时为锂离子的快速迁移提供有效的通道。目前，聚烯烃微孔膜因其良好的化学稳定性和良好的机械强度而在锂离子电池工业中获得了广泛的应用。然而，由于聚乙烯(PE)隔膜和聚丙烯(PP)隔膜的固有特性，其熔点(Tm)仅为135℃和165℃左右，在过热条件下会发生严重的热收缩，高温应用也存在一定的局限性。从而造成内部短路和潜在的爆炸危险。

近十年来高耐热隔膜受到越来越多的关注，如聚间苯二甲酰间苯二甲胺(PMIA)、聚酞嗪酮醚砜酮(PPESK)、聚酰亚胺(PI)等。这些材料均具有优良的耐热性(Tm400℃)，这是由于含有重复酰胺基团的规则排列的锯齿形，大分子链之间具有很强的氢键相互作用。虽然这些材料作为涂层材料膜具有良好的耐热性，但是由于这些材料的粘结性差，需要对其进行改性使其成为一种可作为高安全性的锂离子隔膜材料。

此外，隔膜对电解液的润湿性是锂离子电池中必不可少的因素，它会影响内阻和离子电导率，进而影响电池的循环性能。

因此，提供一种具有良好的耐热性能和电化学性能同时兼具对电解液的润湿性的隔膜具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提出将芳纶改性、再进一步将多巴胺修饰在高耐热的聚酰胺类涂层膜上作为锂离子隔膜，从而具有良好的耐热性能和电化学性能来解决上述技术存在的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜的制备方法，包括下述步骤：

S1：制取高耐热聚酰胺类树脂

将不饱和环基二胺与不饱和环基二甲酰氯进行聚合反应，得到高耐热聚酰胺类树脂；

S2：制取高耐热聚酰胺类涂层隔膜

将S1制备得到的高耐热聚酰胺类树脂、造孔剂以及有机溶剂混合均匀，得到涂层浆料；将所述涂层浆料涂覆在基膜上，随后放入凝固浴中形成微孔膜，即得到高耐热聚酰胺类涂层隔膜；

S3：制备改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜

将S2制备得到的高耐热聚酰胺类涂层隔膜浸入到多巴胺溶液中浸泡，浸泡完后用去离子水反复冲洗，真空干燥，得到改性高耐热聚酰胺类涂层隔膜。

上述方法所述步骤S1中，所述不饱和环基二胺与不饱和环基二甲酰氯中的不饱和环基可以相同或不同，均选自环内至少有一个双键的五元环～七元环，例如：噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡啶基、苯基等；且所述不饱和环基二胺与不饱和环基二甲酰氯中的不饱和环基不同时为苯基。

上述方法所述步骤S1中，所述不饱和环基二胺与不饱和环基二甲酰氯的质量比为(1～5)：1。

上述方法所述步骤S1中，所述聚合反应的反应温度为50～80℃，反应时间为1～10h。