[发明专利]一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺多孔膜及其制备方法和应用。其中所述聚酰亚胺多孔膜为化学接枝多氨基化合物、聚醚化合物的聚酰亚胺多孔膜。本发明聚酰亚胺多孔膜低孔隙率、热稳定性好、尺寸稳定性良好，由此组装的锂离子电池具有较高的锂离子电导率、较高的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及聚合物基多孔膜材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺多孔膜的制备方法，可应用于锂离子电池。

背景技术

在过去二十年里，可充电锂离子电池引领了新能源革命，成为我们现代生活中不可分割的一部分。电子产品的快速发展需要具有更高能量密度的锂离子电池，这给电池内部的关键材料带来了挑战。在锂离子电池的基本组成中，隔膜作为正极和负极之间的物理屏障以防止内部短路，同时借助液体电解质在充放电循环过程中为锂离子迁移提供隧道。然而传统聚烯烃隔膜由于热性能不足、电解液亲和力较差，制约了锂离子电池的进一步发展。

聚酰亚胺纳米纤维隔膜由于其优异的耐高温性能以及良好的电解液亲和能力而有望成为下一代高性能锂离子电池隔膜的候选材料，不过基于静电纺丝的聚酰亚胺隔膜仍然存在着孔隙率较大，离子电导率不足等问题。若仅仅降低材料的孔隙率必定直接影响锂离子的电导率，进而影响成品电池的倍率和循环性能。

聚环氧乙烷由于其能够导通锂离子的特性，已经广泛应用于聚合物固态电池的研究。然而聚环氧乙烷由于耐热性较差，力学强度较低而无法直接应用于传统锂离子电池。

因此，需要研发出一款具有低孔隙率、热稳定性好、尺寸稳定性良好的锂离子电池隔膜材料。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种低孔隙率、热稳定性好、尺寸稳定性良好的聚酰亚胺多孔膜。

本发明的技术目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种聚酰亚胺多孔膜，为化学接枝多氨基化合物、聚醚化合物的聚酰亚胺多孔膜。

进一步，本发明所述聚酰亚胺多孔膜厚度为5-100μm，孔隙率为40-90％，收缩率小于1％，体积电阻0.5-10Ω，离子电导率为0.50～3.5mScm^-1。优选地，所述聚酰亚胺多孔膜厚度为15～30μm，孔隙率为60％-70％，收缩率小于1％，体积电阻1.31～3.4Rb，离子电导率为0.50～3.5mScm^-1。

本发明的另一技术目的是提供一种上述聚酰亚胺多孔膜的制备方法，包括以下步骤:S1、将聚酰亚胺多孔基膜浸润在多氨基化合物溶液中，洗涤，干燥，得多氨基化合物接枝聚酰亚胺多孔膜；S2、将所述多氨基化合物接枝聚酰亚胺多孔膜浸润在聚醚溶液中，洗涤，干燥即得所述聚酰亚胺多孔膜。

进一步地,本发明所述多氨基化合物溶液是通过将多氨基化合物溶解在N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、水、乙醇、丙酮中的一种或两种以上溶剂中获得；所述多氨基化合物选自聚乙烯亚胺和/或氨基修饰二氧化硅；优选地，所述聚乙烯亚胺重均分子量为500-5000；优选地，所述氨基修饰二氧化硅的平均粒径为5-45nm。

进一步地,本发明所述多氨基化合物溶液制备方法如下：将多氨基化合物溶解在N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或两种以上溶剂中，添加强碱后搅匀即得；所述多氨基化合物选自八铵POSS。优选地，所述强碱的添加量为八铵POSS 6～8倍摩尔当量；优选地，所述强碱选自氢氧化钠或氢氧化钾。

进一步地,本发明所述聚酰亚胺多孔基膜与多氨基化合物重量比为1：1-1：5；优选地，多氨基化合物溶液的质量浓度为2-30％；优先地，所述聚酰亚胺多孔基膜在多氨基化合物溶液中浸润温度为30-120℃，浸润时间为2-24h。