一种多孔隔膜在锂离子电池中的应用的制作方法

文档序号：12129859阅读：775来源：国知局

本发明提供一种电池用共混多孔隔膜，特别涉及其在锂离子电池领域中的应用。

背景技术：

风能、太阳能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响，具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大，可调节性差。进而将可能对电网产生较大冲击。因此，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。

无论在液流电池还是锂离子电池中，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，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发挥了积极的作用。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案如下，

多孔隔膜是由聚醚酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮形成的共混溶液，通过湿度相转化法制备而成，其中聚砜、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺中的一种或两种以上，与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(10-40)：(1-30)，孔径10-1000nm、孔隙率45-85％。

电池用多孔隔膜的制备方法，其采用的原料包括聚醚酰亚胺以及聚乙烯吡咯烷酮；

所述多孔复合膜可按以下方法制备：

1)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；

2)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1-30％之间；

3)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。

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、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有很好的溶解性，极易溶解于水和大部分有机溶剂，在多孔隔膜制备中具有很好的造孔功能，这也为多孔隔膜的制备提供了发挥了积极的作用；

2、提高隔膜的热稳定性。

3、隔膜制备过程中对环境不产生污染。

4、该多孔隔膜上分布有大量小孔，隔膜的孔径分布均匀且可调控，孔与孔之间曲折连通，可延长电池的使用寿命。

5、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 PEI与PVP共混多孔膜平面电镜图；

图2 PEI与PVP共混多孔膜断面电镜图；

图3 PEI与PVP共混多孔膜在0.5C时的库仑效率与放电比容量效果图；

图4 PEI与PVP共混多孔膜与商业化的Celgard膜在0.5C时放电比容量对比图。

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

将10g的PEI溶于39gNMP中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI溶液。

将1g的PVP加入已配置好的PEI溶液中，在实验温度为25℃搅拌2小时，得到PEI、PVP混合溶液，其中PEI质量浓度为20％，PVP质量浓度为2％，PEI与PVP的质量比为10:1。

将得到的PEI、PVP混合溶液静止10小时。