专利名称：一种电池隔膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池隔膜及其制备方法。
背景技术：
随着信息技术的发展，我们对移动电源的需求也快速增长，同时，与传统电池相比，需求的方向也发生了转变能量高、体积小、重量轻、安全性能高，已经成为了移动电源发展的新方向。锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、安全无公害、快速冲放电的性能，成为了众多便携电子设备和电动汽车的首选。离子电池的组成部分包括电极、电解质、聚合物隔膜(电池隔膜)等，其中两个电极之间的隔膜起到了很重要的作用，它不仅要起到分隔两极，使电池不至于内部短路的作用，还要起到透过离子的作用，一定的孔隙率能够保证电池隔膜在具有良好透过率的前提下，还能保证优秀的机械性能。在电池使用过程中不可避免的会产生一部分热量，如果发生了故障，温度会一直上升，导致电池内压大幅增加，容易发生爆炸。这种安全隐患可以在一定程度上通过电池隔膜来排除，具有多孔结构的电池隔膜，在温度较高时会发生融化，导致孔洞的关闭，增加阻抗，遮断电流，达到保障安全的作用。然而通常的电池隔膜材料选用聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，熔点都在200°C以下，自闭温度也较低(PE自闭温度130 140°C， PP自闭温度170°C左右)，在电池工作环境温度较高，或者放电电流过大时，由于电解质的热惯性作用，隔膜遮断电流后温度还会继续升高，达到膜破坏温度时，隔膜会完全破坏，致使电池内部短路温度继续升高，从而导致电池爆炸。因此我们需要一种耐高温材料的电池隔膜来保障电池在更高温度下的安全，同时又要具有优良的透过性和绝缘性，而聚酰亚胺膜就成为了锂离子电池中电池隔膜的理想材料之一。比亚迪股份有限公司的申请号为200610170396. X(公布号CN101212035B，公布日2008年7月2日)的中国专利报道了一种电池隔膜及其制备方法，它的特点是，在制备好的聚酰亚胺多孔膜上涂覆聚烯烃，真空加热，制得孔中含有聚烯烃的聚酰亚胺薄膜。这种方法虽然通过使用聚酰亚胺材料作为电池隔膜，利用了其耐高温的特性，但是由于聚酰亚胺膜孔中填充了聚烯烃，不利于离子透过，导致电池隔膜的透过率下降，提高了电池隔膜的阻抗；而且在高温下聚烯烃会融化破坏，无法达到高温下闭孔保护的作用。比亚迪股份有限公司的申请号为200810145795. X(公布号CN101656306A，公布日2008年7月2日)的中国专利申请报道了一种复合隔膜及其制备方法和包括该复合隔膜的电池，它的特点是，制备聚酰亚胺和聚烯烃的多孔膜，通过粘合层粘合，在溶液中浸泡。 除去粘合层中的成孔物质，得到聚酰亚胺和聚烯烃的复合电池隔膜。这种方法虽然同时利用了聚酰亚胺的耐高温性和聚烯烃的闭孔保护功能，但是由于通过粘合层粘合后才在溶液中浸泡除去成孔物质，这样会导致不能完全除去粘合层中的成孔物质，使粘合层的孔隙率下降，导致复合膜的两侧不能很好的连通，从而降低了复合膜的整体透过率，增加了阻抗， 降低电池效率。梁金的申请号为200810067765. 1 (公布号CN101304082A，公布日2008年11月12日)的中国专利申请报道了一种锂离子二次电池隔膜复合膜及其制造工艺，它的特点是，使用多层聚烯烃多孔膜和聚酰亚胺多孔膜层叠制备电池隔膜。其缺点在于层间结合力不强，层叠膜之间容易脱落，降低离子透过率，增加阻抗。
发明内容
为了克服现有技术中电池隔膜各复合层间附着力弱和透过率低的缺点，本发明提供一种粘结力强，透过率高的电池隔膜及其制备方法。与现有技术相比，本发明提供的电池隔膜的层与层之间粘结力强，透过率高，具有良好的耐高温性和闭孔保护功能。本发明还提供电池隔膜的制备方法，该方法工艺简单、易于操作。为了解决上述技术问题，本发明提供下述技术方案一种电池隔膜，它的特点是，所述电池隔膜包括聚酰亚胺多孔膜层和聚烯烃多孔膜层，所述聚烯烃多孔膜层粘结在聚酰亚胺多孔膜层上；所述电池隔膜上设有通孔，所述通孔的孔径为60-250纳米，孔隙率为30-60%，透气率为80-450s/100CC。所述透气率优选为 200-300s/100cc。进一步的，所述电池隔膜的厚度为30-50微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为 20-40微米。电池隔膜的厚度减去聚酰亚胺多孔膜层的厚度即是聚烯烃多孔膜层的厚度，聚烯烃多孔膜层的厚度至少是4微米。进一步的，所述电池隔膜的厚度为35-45微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为 25-；35 微米。进一步的，所述通孔的孔径为90-200纳米，孔隙率为35-55%。进一步的，所述电池隔膜的厚度为30-40微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为 20-30微米。进一步的，所述电池隔膜的厚度为40-50微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为 30-40微米。本发明还提供一种电池隔膜的制备方法，它的特点是，所述制备方法包括下述步骤(1)将聚酰胺酸、成孔物质和溶剂的混合物涂覆到支撑体(如玻璃板、不锈钢板) 上，除去溶剂后，得到聚酰胺酸无孔膜，在低于聚酰胺酸膜的玻璃化温度下干燥，优选在 IOO0C -150°C的条件下干燥，并进行亚胺化，得到聚酰亚胺无孔膜；所述混合物的特性粘度 [n] = 100-200 毫升 / 克。(2)将含有成孔物质的聚烯烃母粒熔融，涂覆在步骤(1)所得的聚酰亚胺无孔膜上，静置后，得到复合无孔膜；(3)将步骤( 所得的复合无孔膜与凝固液接触，除去成孔物质，得到包括聚酰亚胺多孔膜层和聚烯烃多孔膜层的电池隔膜。其中，所述聚烯烃母粒中的成孔物质和聚酰亚胺无孔膜中的成孔物质相同，所述溶剂为溶解聚酰胺酸但微溶或不溶解成孔物质的溶剂，所述凝固液为与聚酰亚胺和聚烯烃不反应同时与成孔物质反应的溶液。所述凝固液用来除去成孔物质。步骤(1)中，涂覆的优选温度为30_65°C，涂覆的方法可使用本领域公知的各种方法，例如旋涂法、刮涂法、流延法或浸涂法等，根据对薄膜厚度的要求，调整涂覆量，最终使得聚酰亚胺无孔膜达到厚度要求，实验证明，要使聚酰亚胺无孔膜的厚度在20-40微米，聚酰胺酸膜的厚度优选在200-400微米；聚酰胺酸膜亚胺化后的厚度会变薄。可以采用加热的方法除去溶剂，加热温度为30-130°C，时间为5-10分钟。聚酰胺酸无孔膜亚胺化是通过在80-350°C下保持3-9小时来实现的，升温方式可以选择直接升温，优选5-10°C /分钟的升温速率，最优选使用梯度升温的方式聚酰胺酸膜在80-200°C下保持1-4小时，在200-350°C下保持2_5小时以实现亚胺化。在所述的反应条件下，聚酰胺酸的转化率在99 %以上，而少量的聚酰胺酸对聚酰亚胺膜的性能没有太大影响，因此允许聚酰亚胺膜中存在小于3%的聚酰胺酸。步骤O)中，所述聚烯烃熔融后的涂覆层的厚度优选为30-100微米，所述涂覆层在静置后厚度会变薄。步骤C3)中，所述复合无孔膜与凝固液接触的方式为浸渍，将复合无孔膜浸渍在凝固液中，使成孔物质与凝固液发生反应，除去成孔物质，使得原来成孔物质的位置成为微孔，微孔相互连通形成了通孔。凝固液温度为0-50°C，将所述复合无孔膜浸入所述凝固液的时间为30-180分钟。可以通过电镜观察微孔分布情况，均勻分布的微孔有利于电池隔膜两侧的离子通过，减小阻抗。上述电池隔膜上的微孔分布比较均勻。进一步的，所述成孔物质与所述聚酰胺酸的重量比为0.02-0. 2 1，所述聚酰胺酸与所述溶剂的重量比为1 4-9;所述成孔物质与所述聚烯烃的重量比为0.01-0. 1 1 ； 所述复合无孔膜与所述凝固液的重量比为1 10-150，优选为1 35-45。进一步的，所述聚酰胺酸通过二元有机酸酐与有机二胺进行缩合反应得到，所述二元有机酸酐与有机二胺的摩尔比为0.7-1. 4 1 ；所述聚烯烃为极性增强型聚烯烃。其中，所述成孔物质可以在缩合反应前，反应中或反应后任意阶段加入，优选反应前加入。即所述聚酰胺酸膜溶液的制备方法包括将二元有机酸酐、有机二胺、成孔物质与溶剂混合，得到均勻的混合物，该混合物通过缩合反应，形成聚酰胺酸膜，缩合的优选温度为30-60°C，接触时间为4-20小时。所述二元有机酸酐与有机二胺的摩尔比优选为 1.10-1.13 1。所述极性增强型聚烯烃，是通过将极性单元与聚烯烃接枝共聚的方法增强了聚烯烃的极性，所述极性单元包括丙烯酸，甲基丙烯酸，富马酸，马来酸等，使得聚烯烃层在聚酰亚胺层上具有良好的附着力，增强了复合隔膜层间粘合力。进一步的，所述成孔物质包括碱土金属的氢氧化物、碱金属的磷酸盐或三聚磷酸钠；所述成孔物质平均粒度为0. 03-3微米；所述溶剂包括N-2-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃或间甲苯酚中的一种或至少两种的组合；所述凝固液包括盐酸、硫酸或磷酸中的一种或至少两种的组合。实验证明，上述溶剂对上述成孔物质的25°C溶解度均不大于Iwt 上述凝固液浓度分别为盐酸(3-40wt% )，硫酸水溶液(3-98wt% )，磷酸水溶液(3-98wt% )，优选方案为盐酸(10-15衬％ )，硫酸水溶液)，磷酸水溶液)。在凝固液中， 成孔物质在25°C下的溶解度均大于(重量份数)。一种电池隔膜的制备方法，它的特点是，所述制备方法包括如下步骤(1)将二元有机酸酐与有机二胺以0. 7-1. 4 1的摩尔比加入到质量为二元有机酸酐与有机二胺总质量4-9倍的溶剂中，同时加入质量为二元有机酸酐与有机二胺总质量 0. 02-0. 2倍的成孔物质，在30-60°C下搅拌4_20小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[η ] = 100-200毫升/克；
( 在30_65°C下，将步骤(1)所得的混合物涂覆在支撑体(如玻璃板、不锈钢板) 上，涂覆层厚度为100-550微米，优选200-400微米，然后在30_130°C条件下，干燥5_10分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；(3)采用梯度升温的方式，将步骤( 所得的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到厚度为20-40微米的聚酰亚胺膜；(4)将含有成孔物质的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤( 所得的聚酰亚胺膜上， 涂覆层厚度为30-100微米，在常温下放置1小时后得到复合无孔膜；所述聚丙烯母粒中，所述聚丙烯和成孔物质的重量比为1 0.01-0.1;(5)将步骤(4)所得的复合无孔膜在0-50°C下，完全浸入到凝固液中，浸泡30-180 分钟，所述复合无孔膜与所述凝固液的重量比为1 10-150，完全除去成孔物质后取出，得到所述电池隔膜。由于聚酰亚胺是一种不溶性高分子聚合物，聚合度很难测定，但通过研究发现，在一定范围内控制聚酰胺酸的特性粘度(intrinsic viscosity，简称[η])，可以调控聚酰亚胺的聚合度，实验证明，将聚酰胺酸的特性粘度控制在100-200毫升/克，优选150-190毫升/克即可实现聚酰胺酸的转化率在99%以上。使用乌氏粘度计，在恒温25°C下测试特性粘度，测试时混合物稀释到固含量为0. 005克/毫升。本发明还提供一种电池，包括电池隔膜，它的特点是，所述电池隔膜由上述的制备方法制得。或者，所述电池隔膜为上述的电池隔膜。与现有技术相比，本发明提供的电池隔膜仅有两层结构，聚烯烃多孔膜层粘结在聚酰亚胺多孔膜层上，具有很强的层间结合力，并且能够同时利用聚酰亚胺的耐高温性和聚烯烃的闭孔保护功能，在温度升高时，聚烯烃多孔膜层起到遮断电流的作用，同时聚酰亚胺多孔膜层还能有效的阻隔正负极，防止短路，大大提高了电池的安全性能。由于同时除去聚烯烃层和聚酰亚胺层内的成孔物质，使得成孔物质能够完全的除去，使电池隔膜每层的微孔都能分布均勻，提高了其透过率，降低阻抗；本发明提供的电池隔膜的制备方法工艺简单，易于操作；含有本发明电池隔膜的电池安全性能较好，使用寿命比较长。本发明提供的电池隔膜可广范应用于电池，尤其是锂离子电池。
图1为本发明提供的电池隔膜的剖面示意图；其中，1为聚酰亚胺多孔膜层，2为聚烯烃多孔膜层，3为通孔。
具体实施例方式如图1所示，本发明提供的电池隔膜包括聚酰亚胺多孔膜层1和聚烯烃多孔膜层 2，所述聚烯烃多孔膜层2粘结在聚酰亚胺多孔膜层1上；所述电池隔膜上还设有通孔3，所述通孔3的孔径为60-250纳米。本发明所用材料和设备为现有的材料和设备，均可在市场上购得。如，联苯四甲酸二酐(上海迪柏化学品技术有限公司生产)、4，4’ - 二氨基二苯醚(上海泸峰化工有限公司)、N-2-甲基吡咯烷酮(深圳市华昌化工有限公司)、氢氧化钙(新乡市永强钙业有限公司)、改性聚丙烯切片(平均分子量为35000，广州科苑新型材料有限公司)、N，N’ - 二甲基乙酰胺(上海科兴商贸有限公司)、氢氧化镁(山东鲁华化工有限公司)、磷酸三钠(焦作市信德化工有限公司)四氢呋喃(上海德诺化工有限公司)、盐酸(潍坊恒丰化工有限公司)、磷酸、硫酸(西陇化工)，聚酰胺酸、氢氧化镁等其它材料也为市场上销售的产品。通过接枝改性增强极性的聚乙烯或聚丙烯(广州科苑新型材料有限公司)。本发明采用下述常用方法和设备测试所制备的电池隔膜以及含有该电池隔膜的电池的各项性能。平均孔径测定平均孔径的仪器是AutoPore IV 9500全自动压汞仪(上海将来实验设备有限公司生产)，采用GB/T21650的测试方法测试。隔膜厚度用数显千分尺测定。耐高温性能将电池隔膜放置于400摄氏度烘箱内，保温1小时后取出，观察电池隔膜是否破裂。孔隙率是指孔的总体积占电池隔膜总体积的百分比，测试孔隙率采用本领域常规的测试方法测试，从微孔膜上切下一定长度的正方形样品，测量它的体积(cm3)和重量(g)， 按下列公式计算孔隙率(％ ) = 100X (1-重量/(树脂密度X体积))。透气性采用JIS P8117的方法测试电池隔膜的透气性，所用仪器为济南兰光机电技术有限公司生产的TQD-Gl透气度测试仪。剥离强度采用GB/T8808-88的方法测试电池隔膜的剥离强度，所用仪器为苏州高品你检测仪器有限公司生产的GP-6017剥离力测试仪。剥离强度越高，层与层之间的粘结力越强。热收缩率将横向长度为Ltl的电池隔膜自然放置在400°C的烘箱中分别保持1小时，然后测定横向长度L1，则收缩率(％) =^l Χ 100。
lO伸长率采用GB1040-79的测试方法测试电池隔膜的伸长率，所用仪器为上海久滨仪器有限公司生产的JB-117B电子万能材料试验机。聚酰胺酸特性粘度使用乌氏粘度计，在恒温25°C下测试聚酰胺酸特性粘度，测试时混合物稀释到固含量为0. 005克/毫升，聚酰胺酸的特性粘度控制在100-200毫升/ 克，优选150-190毫升/克。将含有本发明所述电池隔膜的电池进行安全性能测试和使用寿命测试，其中，电池安全性能测试将使用本专利所制备电池隔膜的电池，在1800mA下充电后置于温度为 400°C的烘箱内进行放电试验，按IC(ISOOmA)放电保温30分钟后取出观察电池外观。电池寿命测试在常温下，将使用本发明所述的电池隔膜的电池，循环充放电500 次，记录剩余电量，测试其使用寿命。剩余电量越高，使用寿命越长。本发明提供的电池隔膜的制备方法，包括如下步骤(1)将二元有机酸酐与有机二胺以0. 7-1. 4 1的摩尔比加入到质量为二元有机酸酐与有机二胺总质量4-9倍的溶剂中，同时加入质量为二元有机酸酐与有机二胺总质量 0. 02-0. 2倍的成孔物质，在30-60°C下搅拌4_20小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[η ] = 100-200毫升/克；(2)在30_65°C下，将步骤(1)所得的混合物涂覆在不锈钢板上，涂覆层厚度为 200-400微米，然后在30-130°C条件下，干燥5_10分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；
(3)采用梯度升温的方式，将步骤(2)所得的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到20-40微米的聚酰亚胺膜；(4)将含有成孔物质的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤( 所得的聚酰亚胺膜上， 涂覆层厚度为30-100微米，在常温下放置1小时后得到复合无孔膜；所述聚丙烯母粒中聚丙烯和成孔物质的重量比为1 0.01-0.1;(5)将步骤(4)所得的复合无孔膜在0-50°C下，完全浸入到凝固液中，浸泡30-180 分钟，所述复合无孔膜与所述凝固液的重量比为1 10-150，完全除去成孔物质后取出，得到所述电池隔膜。实施例中，聚酰胺酸膜的涂覆厚度约为200-400微米，所述聚酰胺酸膜亚胺化后， 厚度会变薄。实施例中聚酰亚胺多孔膜层的厚度为20-40微米；该厚度受上述步骤O)中聚酰胺酸膜涂覆厚度的限制，步骤(1)中所得产物的特性粘度，成孔物质的添加量等因素也会对聚酰亚胺多孔膜层的厚度有一定的影响，本领域技术人员可根据最终要获得的聚酰亚胺多孔膜层的厚度确定具体实施方式
中的聚酰胺酸膜的涂覆厚度。实施例中所述的聚烯烃是通过接枝改性增强极性的聚乙烯或聚丙烯；上述步骤中聚丙烯熔融后的涂覆层在常温下放置1小时后厚度也会变薄。下述实施例中，电池隔膜的制备方法与上述制备方法相同，只是材料配比不同，分别用前述测试方法对下述实施例所得的电池隔膜以及含有该电池隔膜的电池进行测试，其平均孔径、孔隙率、透气性、层间剥离强度、热收缩率、伸长率、耐高温性能、闭孔温度、破膜温度、电池安全性能和剩余电量的测试结果如表所示。实施例1(1)将联苯四甲酸二酐和4，4’_ 二氨基二苯醚以1. 1 1的摩尔比加入到质量为联苯四甲酸二酐和4，4’- 二氨基二苯醚总质量4倍的N-2-甲基吡咯烷酮中，同时加入质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量0.02倍的氢氧化钙(平均粒度为1.5微米)，在35°C下搅拌6小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[II] = 150毫升/ 克；(2)在30°C下将步骤(1)所得的混合物涂覆在不锈钢板上，涂覆层厚度为350微米，然后在120°C条件下，干燥5分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；(3)采用梯度升温的方式将步骤( 得到的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到38微米的聚酰亚胺无孔膜，加热方式为在180°C下保持3小时，220°C下保持3小时，260°C下保持2小时，300°C下保持1小时。(4)将含有氢氧化钙的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤C3)得到的聚酰亚胺无孔膜上，涂覆层厚度为50微米，在常温下放置1小时后，得到复合无孔膜，所述聚丙烯母粒中聚丙烯和氢氧化钙的重量比为10 1 ；(5)将步骤(4)得到的复合无孔膜在30°C下完全浸入浓度15%的盐酸中，浸泡 120分钟，完全除去氢氧化钙后取出，得到厚度为44微米的电池隔膜。实施例2如实施例1所述方法制备电池隔膜，其中，步骤(1)中氢氧化钙(粒度为1.5微米)的质量是联苯四甲酸二酐和4，4’- 二氨基二苯醚总质量的0. 04倍，所得的粘稠混合物的特性粘度为[η] = 160毫升/克；调整聚酰胺酸膜的涂覆层厚度，所得的聚酰亚胺无孔膜的厚度为30微米，最终得到的电池隔膜的厚度为36微米。实施例3如实施例1所述方法制备电池隔膜，其中，步骤(1)中氢氧化钙(粒度为1.5微米)的质量是联苯四甲酸二酐和4，4’- 二氨基二苯醚总质量的0. 06倍，所得的粘稠混合物的特性粘度为[η] = 170毫升/克；调整聚酰胺酸膜的涂覆层厚度，调整聚丙烯母粒熔融后的涂覆层厚度，所得的聚酰亚胺无孔膜的厚度为M微米，最终得到的电池隔膜的厚度为 35微米。实施例4(1)将联苯四甲酸二酐和4，4’_ 二氨基二苯醚以1. 1 1的摩尔比加入到质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量4倍的N，N- 二甲基乙酰胺中，同时加入质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量0.02倍的磷酸三钠(平均粒度为1.5 微米)，在40°C下搅拌5小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[II] = 155毫升
/克；(2)在30°C下将步骤(1)所得的混合物涂覆在不锈钢板上，涂覆层厚度为340微米，然后在110°C条件下干燥10分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；(3)采用梯度升温的方式，将步骤( 得到的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到34微米的聚酰亚胺无孔膜，加热方式为在200°C下保持3小时，240°C下保持3小时，280°C下保持2小时，320°C下保持1小时。(4)将含有磷酸三钠的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤(3)得到的聚酰亚胺无孔膜上，涂覆层厚度为50微米，在常温下放置1小时后得到复合无孔膜，所述聚丙烯母粒中聚丙烯和氢氧化钙的重量比为8 1 ；(5)将步骤(4)得到的复合无孔膜在30°C下完全浸入浓度25%的硫酸水溶液中， 浸泡120分钟，完全除去磷酸三钠后取出，得到厚度为40微米的电池隔膜。实施例5(1)将联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚以1. 1 1的摩尔比加入到质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量5倍的四氢呋喃中，同时加入质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量0. 1倍的氢氧化镁(平均粒度为1. 5微米)，在 50°C下搅拌8小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[n] = 185毫升/克；(2)在30°C下将步骤(1)所得的混合物涂覆在不锈钢板上，涂覆层厚度为250微米，然后在110°C条件下干燥10分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；(3)采用梯度升温的方式，将步骤( 得到的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到沈微米的聚酰亚胺无孔膜，加热方式为在200°C下保持3小时，240°C下保持3小时，280°C下保持2小时，320°C下保持1小时。(4)将含有氢氧化镁的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤C3)得到的聚酰亚胺膜上， 涂覆层厚度为90微米，在常温下放置1小时后得到复合无孔膜，所述聚丙烯母粒中聚丙烯和氢氧化钙的重量比为7 1 ；(5)将步骤(4)得到的复合无孔膜在30°C下完全浸入浓度25%的磷酸水溶液中， 浸泡120分钟，完全除去氢氧化镁后取出，得到厚度为35微米的电池隔膜。实施例6
(1)将联苯四甲酸二酐和4，4’_ 二氨基二苯醚以1. 1 1的摩尔比加入到质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量7倍的四氢呋喃中，同时加入质量为联苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚总质量0. 15倍的氢氧化镁(平均粒度为1. 5微米)，在 50°C下搅拌8小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[η] = 190毫升/克；(2)在30°C下将步骤(1)所得的混合物涂覆在不锈钢板上，涂覆层厚度为200微米，然后在110°C条件下干燥10分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；(3)采用梯度升温的方式，将步骤( 得到的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到22微米的聚酰亚胺无孔膜，加热方式为在200°C下保持3小时，240°C下保持3小时，280°C下保持2小时，320°C下保持1小时。(4)将含有氢氧化镁的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤( 得到的聚酰亚胺膜上， 涂覆层厚度为100微米，在常温下放置1小时后得到复合无孔膜，所述聚丙烯母粒中聚丙烯和氢氧化钙的重量比为5 1 ；(5)将步骤(4)得到的复合无孔膜在30°C下完全浸入浓度25%的盐酸中，浸泡 180分钟，完全除去氢氧化镁后取出，得到厚度为33微米的电池隔膜。表 权利要求
1.一种电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括聚酰亚胺多孔膜层和聚烯烃多孔膜层，所述聚烯烃多孔膜层粘结在聚酰亚胺多孔膜层上；所述电池隔膜上设有通孔，所述通孔的孔径为60-250纳米，孔隙率为30-60%。
2.一种如权利要求1所述电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的厚度为30-50微米， 所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为20-40微米。
3.—种如权利要求1所述电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的厚度为35-45微米， 所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为25-35微米。
4.一种如权利要求1所述电池隔膜，其特征在于，所述通孔的孔径为90-200纳米，孔隙率为 35-55% ο
5.一种如权利要求1至4之一所述电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤(1)将聚酰胺酸、成孔物质和溶剂的混合物涂覆到支撑体上，除去溶剂后，得到聚酰胺酸无孔膜，在低于聚酰胺酸膜的玻璃化温度下干燥，并进行亚胺化，得到聚酰亚胺无孔膜；(2)将含有成孔物质的聚烯烃母粒熔融，涂覆在步骤(1)所得的聚酰亚胺无孔膜上，静置后，得到复合无孔膜；(3)将步骤( 所得的复合无孔膜与凝固液接触，除去成孔物质，得到包括聚酰亚胺多孔膜和聚烯烃多孔膜的电池隔膜。
6.一种如权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述成孔物质与所述聚酰胺酸的重量比为0.02-0. 2 1，所述聚酰胺酸与所述溶剂的重量比为1 4-9 ；所述含有成孔物质的聚烯烃母粒中，所述成孔物质与所述聚烯烃的重量比为0.01-0. 1 1;所述复合无孔膜与所述凝固液的重量比为1 10-150。
7.—种如权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述聚酰胺酸通过二元有机酸酐与有机二胺进行缩合反应得到，所述二元有机酸酐与有机二胺的摩尔比为0.7-1. 4 1;所述二元有机酸酐与有机二胺的总重量与所述成孔物质的重量比为1 0.02-0. 2，所述二元有机酸酐与有机二胺的总重量与所述溶剂的重量比为1 4-9 ；所述含有成孔物质的聚烯烃母粒中，所述聚烯烃与所述成孔物质的重量比为1 0.01-0. 1;所述复合无孔膜与所述凝固液的重量比为1 10-150。
8.—种如权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述成孔物质包括碱土金属的氢氧化物、碱金属的磷酸盐或三聚磷酸钠；所述成孔物质平均粒度为0. 03-3微米；所述溶剂包括N-2-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃或间甲苯酚中的一种或至少两种的组合；所述凝固液包括盐酸、硫酸或磷酸中的一种或至少两种的组合。
9.一种电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤(1)将二元有机酸酐与有机二胺以0.7-1.4 1的摩尔比加入到质量为二元有机酸酐与有机二胺总质量4-9倍的溶剂中，同时加入质量为二元有机酸酐与有机二胺总质量 0. 02-0. 2倍的成孔物质，在30-60°C下搅拌4_20小时，得到粘稠状的混合物，该混合物的特性粘度[n] = 100-200毫升/克；(2)在30-65°C下，将步骤(1)所得的混合物涂覆在支撑体上，涂覆层厚度为100-550 微米，然后在30-130°C条件下，干燥5-10分钟除去溶剂，得到聚酰胺酸膜；(3)采用梯度升温的方式，将步骤( 所得的聚酰胺酸膜在氮气中加热进行亚胺化，得到20-40微米的聚酰亚胺膜；(4)将含有成孔物质的聚丙烯母粒熔融后，涂覆在步骤C3)所得的聚酰亚胺膜上，涂覆层厚度为30-100微米，在常温下放置1小时后得到复合无孔膜；所述聚丙烯母粒中聚丙烯和成孔物质的重量比为1 0.01-0.1;(5)将步骤(4)所得的复合无孔膜在0-50°C下，完全浸入到凝固液中，浸泡30-180分钟，所述复合无孔膜与所述凝固液的重量比为1 10-150，除去成孔物质后取出，得到所述电池隔膜。
10. 一种电池，包括电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜为权利要求1至4之一所述的电池隔膜。
全文摘要
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池隔膜及其制备方法。为了克服现有技术中电池隔膜各复合层间附着力弱和透过率低的缺点，本发明提供一种电池隔膜。该电池隔膜包括聚酰亚胺多孔膜层和聚烯烃多孔膜层，所述聚烯烃多孔膜层粘结在聚酰亚胺多孔膜层上；所述电池隔膜上设有通孔，所述通孔的孔径为60-250纳米，孔隙率为30-60％。所述电池隔膜的厚度为30-50微米，所述聚酰亚胺多孔膜层的厚度为20-40微米。与现有技术相比，本发明提供的电池隔膜的层与层之间粘结力强，透过率高。本发明还提供电池隔膜的制备方法，该方法包括涂布工序，工艺简单、易于操作。本发明提供的电池隔膜可广范应用于锂离子电池。
文档编号H01M10/0525GK102522528SQ20111045804
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者不公告发明人 申请人:宁波长阳科技有限公司