一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料制造技术

本发明专利技术公开了一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料，涉及呋喃基聚酰胺材料技术领域；改善隔膜的力学性能，提升电池隔膜抗拉强度、抗穿刺强度等性能的问题，而本发明专利技术包括包括呋喃基聚酰胺，所述呋喃基聚酰胺具有下式(Ⅰ)的结构；本发明专利技术提供了一种力学性能优异的呋喃基聚酰胺高分子材料，其来源广泛，绿色环保，与聚偏氟乙烯相容性好，可以很好地与聚偏氟乙烯通过协同作用来增强锂离子电池隔膜的应用性能。并将其应用于锂离子电池隔膜涂覆液，目的是优化锂离子电池隔膜的力学性能，提升电池隔膜抗拉强度、抗穿刺强度，保持隔膜的机械完整性、防止锂离子电池内部发生短路从而提高锂离子电池的安全性能。从而提高锂离子电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料


[0001]本专利技术涉及呋喃基聚酰胺材料
，具体为一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料。

技术介绍

[0002]现今，石油煤炭等化石能源短缺，开发新型绿色能源方成为当今热门的研究方向。在众多清洁能源及储能技术中，电池储能技术因其显著优势一直是科研热点。锂离子电池作为最有前景的新型绿色能源之一，凭借其循环寿命长、能量密度高、自放电小、无记忆效应、组成材料绿色环保等特点广泛应用于电子产品、交通工具、军事及航空航天领域中。在科学技术飞速发展的今天，人类社会对锂离子电池需求量不断增加。
[0003]在锂离子电池的组成材料中，隔膜是其重要的组成部分，作为锂离子电池正负两极绝缘阻挡层，通过避免电极接触来防止内部短路，对电池的安全性和稳定性起着决定性作用。一旦隔膜破裂或被刺穿，会使得正负极直接接触，引起电池内部短路，极易因温度持续升高发生起火甚至爆炸。因此，在不影响电池性能的情况下，提高电池的安全性能成为重要的研究方向。改善电池安全性的关键在于保持隔膜的机械完整性、防止锂离子电池内部发生短路，这很大程度上取决于隔膜的相关力学性能。
[0004]针对改善隔膜的力学性能，提升电池隔膜抗拉强度、抗穿刺强度等性能，将Al2O3、S iO2等无机陶瓷材料引入隔膜表面能显著改善隔膜整体力学性能、耐高温性、电化学性能及尺寸稳定性，在此基础上为了改善陶瓷颗粒与基底界面结合力差、随着循环次数的增加颗粒容易脱落的问题，需要提供一种高力学性能的涂覆材料，改善颗粒团聚现象，进而提高隔膜整体的力学性能。
[0005]针对上述问题，专利技术人提出一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料用于解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为了解决隔膜的力学性能，提升电池隔膜抗拉强度、抗穿刺强度等性能的问题；本专利技术的目的在于提供一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：包括呋喃基聚酰胺，所述呋喃基聚酰胺具有下式(Ⅰ)的结构：
[0008][0009]在式(Ⅰ)中，n＞1，k＞1并且m+k＝500～2000。
[0010]本专利技术提供了一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1：准备物料，将待参与反应的二胺粉末均分为若干份，2,5
‑
呋喃二甲酰氯均分为
相同的份数；
[0012]S2：向彻底烘干水分并在惰性气体保护下的反应釜中，投入有机溶剂并搅拌降温至0
‑
10℃。将第一份二胺粉末加入搅拌使其溶解，搅拌降温至0
‑
10℃，再将第一份2,5
‑
呋喃二甲酰氯投入或滴加至反应釜，搅拌降温至0
‑
10℃，重复上述交叉投料方式，直至投完所有的物料；
[0013]S3：投料完成后保温在0
‑
10℃搅拌0.5
‑
2小时，再升温至20
‑
40℃搅拌持续反应直至获得所需分子量的呋喃基聚酰胺；
[0014]S4：向搅拌罐中依次加入有机溶剂、陶瓷颗粒、上述制备的呋喃基聚酰胺、聚偏氟乙烯，经过一段时间的搅拌后得到生物基涂覆浆料；将涂覆浆料涂于锂离子电池基膜的一侧或者两侧，依次经过第一混合溶剂萃取、水萃取、烘干后，制备获得呋喃基聚酰胺膜材料。
[0015]在步骤S1中，所述二胺粉沫为间苯二胺、4,4'
‑
二氨基二苯醚中的一种或多种，使用多种二胺时，先均匀混合后再均分为若干份，在步骤S1中，所述2,5
‑
呋喃二甲酰氯与二胺单体的质量比为0.8∶1～1.1∶1，在步骤S1中，所述2,5
‑
呋喃二甲酰氯与二胺单体均分为相同份数，且分为2
‑
5份。
[0016]在步骤S2中，所述惰性气体优选为氮气、氦气或氩气中的一种或几种，在步骤S2中，所述有机溶剂为甲苯、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或几种。所述有机溶剂与所述二胺单体质量比为2∶1～10∶1。
[0017]在步骤S3中，所述持续反应为2
‑
8小时。
[0018]在步骤S4中，各原料按质量份数构成为：有机溶剂1份、陶瓷颗粒0.01
‑
0.5份、呋喃基聚酰胺0.01
‑
0.5份、聚偏氟乙烯0.01
‑
0.2份，在步骤S4中，所述第一混合溶剂萃取时使用的第一混合溶剂包括有机溶剂和水，其中有机溶剂和水的体积比为0.1：1
‑
2：1；所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮或N,N
‑
二甲基甲酰胺，在步骤S4中，所述烘干的温度设置为60
‑
150℃。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]1、本专利技术提供了一种力学性能优异的呋喃基聚酰胺高分子材料，其来源广泛，绿色环保，与聚偏氟乙烯相容性好，可以很好地与聚偏氟乙烯通过协同作用来增强锂离子电池隔膜的应用性能。并将其应用于锂离子电池隔膜涂覆液，目的是优化锂离子电池隔膜的力学性能，提升电池隔膜抗拉强度、抗穿刺强度，保持隔膜的机械完整性、防止锂离子电池内部发生短路从而提高锂离子电池的安全性能。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术提供了一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料，包括呋喃基聚酰胺，所述呋喃基聚酰胺具有下式(Ⅰ)的结构：
[0023][0024]在式(Ⅰ)中，n＞1，k＞1并且m+k＝500～2000。
[0025]本专利技术提供了一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料制备方法，包括以下步骤：
[0026]S1：准备物料，将待参与反应的二胺粉末均分为若干份，2,5
‑
呋喃二甲酰氯均分为相同的份数；
[0027]S2：向彻底烘干水分并在惰性气体保护下的反应釜中，投入有机溶剂并搅拌降温至0
‑
10℃。将第一份二胺粉末加入搅拌使其溶解，搅拌降温至0
‑
10℃，再将第一份2,5
‑
呋喃二甲酰氯投入或滴加至反应釜，搅拌降温至0
‑
10℃，重复上述交叉投料方式，直至投完所有的物料；
[0028]S3：投料完成后保温在0
‑
10℃搅拌0.5
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料，包括呋喃基聚酰胺，其特征在于：所述呋喃基聚酰胺具有下式(Ⅰ)的结构：在式(Ⅰ)中，n＞1，k＞1并且m+k＝500～2000。2.如权利要求1所述的一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：准备物料，将待参与反应的二胺粉末均分为若干份，2,5
‑
呋喃二甲酰氯均分为相同的份数；S2：向彻底烘干水分并在惰性气体保护下的反应釜中，投入有机溶剂并搅拌降温至0
‑
10℃。将第一份二胺粉末加入搅拌使其溶解，搅拌降温至0
‑
10℃，再将第一份2,5
‑
呋喃二甲酰氯投入或滴加至反应釜，搅拌降温至0
‑
10℃，重复上述交叉投料方式，直至投完所有的物料；S3：投料完成后保温在0
‑
10℃搅拌0.5
‑
2小时，再升温至20
‑
40℃搅拌持续反应直至获得所需分子量的呋喃基聚酰胺；S4：向搅拌罐中依次加入有机溶剂、陶瓷颗粒、上述制备的呋喃基聚酰胺、聚偏氟乙烯，经过一段时间的搅拌后得到生物基涂覆浆料；将涂覆浆料涂于锂离子电池基膜的一侧或者两侧，依次经过第一混合溶剂萃取、水萃取、烘干后，制备获得呋喃基聚酰胺膜材料。3.如权利要求2所述的一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述二胺粉沫为间苯二胺、4,4'
‑
二氨基二苯醚中的一种或多种，使用多种二胺时，先均匀混合后再均分为若干份。4.如权利要求3所述的一种提高锂离子电池隔膜力学性能的呋喃基聚酰胺材料制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述2,5
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：柯卓，高瑛，葛磊，
申请(专利权)人：安徽利科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：