【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池隔膜制备，具体涉及一种高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
1、在我国新能源行业快速发展的背景下，锂电池作为一种高能量密度、高自放电率、低记忆效应的新型二次电池，被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域，成为绿色新能源领域的重要一环。锂离子电池的主要组成部分有正极、负极、电解液和隔膜，电池隔膜主要起到分隔正负极、为锂离子提供传输通道、存储电解液的作用，对电池性能影响重大。
2、聚酰胺酰亚胺(pai)是一种由柔性酰胺基团和耐热酰亚胺环有规则排列的热塑性高分子材料。pai具有良好的机械性能、优异的耐热性和化学稳定性等，可有效避免由于锂电池锂枝晶穿刺或大功率充放电温度骤升导致电池短路爆炸的安全性问题。因此，聚酰胺酰亚胺现已成为制备锂电池隔膜的一个热门研究方向。但是，目前的聚酰胺酰亚胺电池隔膜还存在亲电解液性能不足，浸润性较差的问题。如果隔膜与电解液之间的浸润性差，电解液在隔膜表面及孔洞中铺展所需的时间较长，则会降低电池装配效率；且隔膜与电解液之间浸润性较差将导致锂离子通过隔膜时所受的阻力大，影响电池的使用性能。
3、因此，研发出一种具有高浸润性、易装配的聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜已经成为整个行业共同追求的目标。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜及其制备方法。本专利技术在现有最经典的异氰酸酯法合成pai的基础上，在聚合反应原料中加入一定含量的芳杂环二
2、本专利技术提供了一种高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，所述聚酰胺酰亚胺是经包括偏苯三酸酐、二异氰酸酯和芳杂环二羧酸化合物的原料缩聚反应后得到；
3、所述芳杂环二羧酸化合物为呋喃二甲酸、噻吩二甲酸、吡咯二甲酸或吡啶二甲酸中的一种或多种。
4、本专利技术所述芳杂环二羧酸化合物具体可为2,5-呋喃二甲酸、3,4-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、3,4-噻吩二甲酸、2,5-吡咯二甲酸、2,4-吡咯二甲酸、2,6-吡啶二甲酸、2,5-吡啶二甲酸或2,4-吡啶二甲酸中的一种或多种。
5、本专利技术所述的芳杂环二羧酸化合物是指构成环的原子除了c原子外，还有如o、s、n等杂原子的一类环状化合物，杂原子上具有孤对电子，其中环内有4n+2个π电子处于封闭共轭体系中，杂环上连接有两个羧酸基团可与偏苯三酸酐和二异氰酸酯发生共聚，生成聚酰胺酰亚胺。本专利技术通过在聚酰胺酰亚胺上引入亲电解液性能的芳香性带孤对电子基团，由于芳香杂环中o、s或n上的孤对电子可在电场作用下不断与锂离子发生络合、解络反应，极大改善了隔膜与锂电解液之间的亲和性，有效增加了所制备得到的聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜的浸润性，扩大了隔膜与电解液的接触面，从而增加离子导电性，提高锂电池的循环稳定性和电池容量保持率。
6、优选地，所述原料还包括间苯二甲酸、对苯二甲酸或萘二甲酸的芳香族二元酸中一种或多种；
7、更优选地，所述芳香族二元酸的用量是偏苯三酸酐摩尔量的10-20％。
8、在缩聚反应原料中加入一定含量的间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二甲酸，可在聚酰胺酰亚胺上引入更多、更加稳定的酰胺键，使得所制备的电池隔膜在锂离子电池电解液中化学性质稳定，不易吸附电解液，体积不易发生膨胀和变形，溶胀率低。
9、优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(tdi)、邻联甲苯二异氰酸酯(todi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)和六亚甲基二异氰酸酯(hdi)中的一种或多种。
10、所述偏苯三酸酐、芳杂环二羧酸化合物、二异氰酸酯的摩尔比为0.9-0.7：0.1-0.3：0.8-1.2。
11、本专利技术缩聚反应原料中所加入的芳杂环二羧酸化合物量，为偏苯三酸酐和芳杂环二羧酸化合物总摩尔量的10-30％时，对于聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜浸润性的提升效果优秀。
12、本专利技术还提供了一种上述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜的制备方法，具体包括如下步骤：
13、步骤一，在惰性气氛下，在含有偏苯三酸酐和二异氰酸酯的非质子溶剂中，加入芳杂环二羧酸化合物，进行缩聚反应后，得到聚酰胺酰亚胺；
14、步骤二，将上述所得聚酰胺酰亚胺溶于非质子溶剂，添加成孔剂，得到涂覆液，将涂覆液涂布在基材板上形成膜，水洗后，得到高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜。
15、优选地，所述缩聚反应的温度为90-110℃，反应时间为4-6小时。
16、优选地，步骤一、步骤二中，所述非质子溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺或n，n-二甲基乙酰胺中的至少一种。
17、优选地，所述成孔剂为氯化镁、氯化铁、氯化铝、硫酸钠、无水硫酸铜、高氯酸镁或氧化铝中的至少一种。
18、优选地，其特征在于，在步骤二中，所述成孔剂的添加比例为聚酰胺酰亚胺固体质量分数的15-35％。
19、优选地，在步骤二中，水洗后还进行烘干操作，烘干温度为110-125℃，烘干时间为6-9min。
20、本专利技术还提供一种上述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜在锂离子电池中的应用。
21、有益效果：本专利技术所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，通过分子设计，在聚酰胺酰亚胺分子主链上引入带孤对电子的芳香杂环，使得隔膜与锂电解液的亲和力加强，显著提升其浸润性；并且还保持了pai本身良好的机械性能，耐热稳定性能也有一定的提升；将本专利技术隔膜应用于锂电池中，进一步提高了电池的循环稳定性和电池容量保持率。
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1.一种高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺是经包括偏苯三酸酐、二异氰酸酯和芳杂环二羧酸化合物的原料缩聚反应后得到；
2.根据权利要求1所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述原料还包括间苯二甲酸、对苯二甲酸或萘二甲酸的芳香族二元酸中一种或多种；优选地，所述芳香族二元酸的用量是偏苯三酸酐摩尔量的10-20％。
3.根据权利要求1或2所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、邻联甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述偏苯三酸酐、芳杂环二羧酸化合物、二异氰酸酯的摩尔比为0.9-0.7：0.1-0.3：0.8-1.2。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电
7.根据权利要求5或6所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤一、步骤二中，所述非质子溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
8.根据权利要求5-7任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述成孔剂为氯化镁、氯化铁、氯化铝、硫酸钠、无水硫酸铜、高氯酸镁或氧化铝中的至少一种。
9.根据权利要求5-8任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述成孔剂的添加比例为聚酰胺酰亚胺固体质量分数的15-35％。
10.一种根据权利要求1-4任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺是经包括偏苯三酸酐、二异氰酸酯和芳杂环二羧酸化合物的原料缩聚反应后得到；
2.根据权利要求1所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述原料还包括间苯二甲酸、对苯二甲酸或萘二甲酸的芳香族二元酸中一种或多种；优选地，所述芳香族二元酸的用量是偏苯三酸酐摩尔量的10-20％。
3.根据权利要求1或2所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、邻联甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电池隔膜，其特征在于，所述偏苯三酸酐、芳杂环二羧酸化合物、二异氰酸酯的摩尔比为0.9-0.7：0.1-0.3：0.8-1.2。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述高浸润性聚酰胺酰亚胺多孔锂电...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国隆，徐哲，许辉，曹河文，
申请(专利权)人：浙江中科玖源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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