一种交联聚醚酰亚胺多孔隔膜在锂离子电池中的应用的制作方法

文档序号：12725754阅读：750来源：国知局

本发明提供一种具有交联结构的多孔隔膜在锂离子电池中的应用。

背景技术：

随着风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起，储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各国政府和企业界的高度关注。

储能技术包括物理储能和化学储能两大类。物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等。化学储能主要包括铅酸电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等。然而各种储能技术都有其适宜的应用领域，适合大规模储能的化学储能技术主要包括液流电池、钠硫电池、铅酸电池、锂离子电池。综合考虑各种储能技术的优缺点，液流电池和锂离子电池储能技术受到了更为广泛地关注。

在锂离子电池中，隔膜是电池的重要组成部分，在电池成本中所占比例较高，因此，开发成本低、性能高且安全性能好的电池隔膜，是降低电池成本、提升电池性能的重要途径之一。

研究发现，聚醚酰亚胺(简称PEI)是综合性能最佳的聚合物之一，PEI具有很强的高温稳定性，即使是非增强型的PEI，仍具有很好的韧性和强度，具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能。PEI还有良好的阻燃性、抗化学反应以及电绝缘特性。PEI还具有很低的收缩率及良好的等方向机械特性。而聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有很好的溶解性和造孔功能，极易溶解于水和大部分有机溶剂，这也为多孔隔膜的制备提供了积极的作用。

进一步研究发现，单纯的PEI和PVP制成的共混隔膜在锂离子电池长期运行时，表现出了不稳定的特性。介于此，发明者通过大量的研究工作发现，利用溶液交联法对PEI和PVP制成的共混隔膜进行交联反应，可以有效的其长期应用在锂离子电池中不稳定的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是制备一种交联聚醚酰亚胺多孔隔膜，从而解决其长期应用在锂离子电池中不稳定的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

以聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮为原料，通过湿度相转化法制备聚醚酰亚胺多孔隔膜，再通过溶液交联法将得到的聚醚酰亚胺多孔隔膜制备成具有交联结构的多孔隔膜。

所述交联聚醚酰亚胺多孔隔膜可按以下方法制备：

将聚醚酰亚胺溶于有机溶剂中，在温度为10-40℃之间搅拌1小时以上，得到溶液；

将PVP加入步骤1)已配置好的溶液中，在温度为10-40℃之间搅拌1小时以上，得到混合溶液；混合溶液中聚醚酰亚胺的质量浓度为10-40％之间，PVP质量浓度为1-40％之间；

将混合溶液涂布于平板上，采用湿度相转化法用混合溶液制膜，温度10-50℃，相对湿度60-100％，湿度相转化时间3-20分钟，得到聚醚酰亚胺多孔隔膜。

将对苯二甲胺配置成质量浓度为0.1-10％的交联剂溶液。

将制备好的聚醚酰亚胺多孔隔膜放入配置的交联剂溶液中，交联时间不少于5分钟。

交联时间不少于5分钟；优选于20分钟-25小时；更优选于3小时-20小时；最优选于12小时-16小时。

所述有机溶剂可以为DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一种或两种以上。本发明的有益结果：

1、提高隔膜的亲液性，使电解液能在隔膜表面充分浸润，从而降低电池的内阻，提高了循环性能和充放电效率。

2、聚醚酰亚胺多孔隔膜具有交联结构，力学性能好，热稳定性高。

3、膜制备过程均在常压下进行，制备方法简单，隔膜制备过程中对环境不产生污染。

4、因加入聚乙烯吡咯烷酮，隔膜的孔分布均匀、孔隙率高、吸液率高，孔径可调，制备方法简单可控，容易实现大批量生产。

5、具有交联结构的隔膜能更稳定的应用在锂离子电池中。

6、本发明拓展了锂离子电池用膜的种类和使用范围。

附图说明

图1对比例1未交联聚醚酰亚胺多孔隔膜充放电曲线图；

图2实施例1交联聚醚酰亚胺多孔隔膜充放电曲线图；

图3对比例1未交联聚醚酰亚胺多孔隔膜循环稳定性图；

图4实施例1交联聚醚酰亚胺多孔隔膜循环稳定性图。

具体实施方式

以下的实施例是对本发明的进一步说明，并不是限制本发明的范围。

实施例1