CN103242556B - 一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：1）将芳香族聚酰胺纤维、溶剂、助溶剂、造孔剂混合均匀，制成成膜液；2）将成膜液涂覆在锂离子电池隔膜上，得到湿膜；3）将湿膜干燥即可；或者将湿膜先烘烤、再浸水、最后干燥即可。本发明通过芳纶材料、造孔剂混合涂覆制备隔膜，所得隔膜具有透气性良好、机械性能好，耐高温性能强的特点，而且其制备方法简便，节约制造成本。

Description

一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。隔膜是锂离子电池重要的组成部分,其性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。目前，商业化的隔膜大多采用聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）隔膜，其具有较高孔隙率、较低的电阻、较高的抗撕裂强度、较好的抗酸碱能力、良好的弹性及对非质子溶剂的保持性能。但是，它的热收缩性能较差，致使锂离子电池的安全性能存在一定的局限性。因此，越来越多的企业对改善隔膜性能进行试验。

中国专利CN101872852A公开了一种给予芳纶纤维的电池隔膜的制备方法，所制备的电池隔膜以超短芳纶纤维为主，配加芳纶沉析纤维抄造而成，并通过调整纤维配方和成型工艺可满足电池隔膜特定的透气性和空隙率要求。据称，该电池隔膜可实现电池正负极的机械隔离功能，同时保证低的电阻和高的例子电导率，还具有足够的电化学稳定性。但是，通过抄造法而形成的隔膜，其机械性能较差，而且不利于大批量生产。因此，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将芳香族聚酰胺纤维、溶剂、助溶剂、造孔剂混合均匀，制成成膜液；

2）将成膜液涂覆在锂离子电池原始隔膜上，得到湿膜；

3）将湿膜干燥即可；或者将湿膜先烘烤、再浸水、最后干燥即可。

所述的芳香族聚酰胺纤维为间位芳纶短纤维、间位芳纶沉析纤维、对位芳纶短纤维、对位芳纶沉析纤维中的至少一种。

所述的溶剂为NMP、DMSO、DMF、DMAC中的一种。

所述的助溶剂为CaCl₂、KOH、LiCl、吡啶中的至少一种。

步骤1）中，所述的芳香族聚酰胺纤维为溶剂的2wt%-20wt%。

步骤1）中，所述的助溶剂为溶剂的5wt%-8wt%。

步骤1）中， 所述的造孔剂为BaSO₄、Al(OH)₃、Al₂O₃、SiO₂中的至少一种。

步骤1）中， 所述的造孔剂为芳香族聚酰胺纤维的0-10wt%。

步骤3）中，所述的干燥温度为100-180℃。

步骤3）中，所述的烘烤温度为50-100℃，浸水时间为10-120min，最后干燥的干燥温度为20-80℃。

本发明的有益效果是：本发明通过芳纶材料、造孔剂混合涂覆制备隔膜，所得隔膜具有透气性良好、机械性能好，耐高温性能强的特点，而且其制备方法简便，节约制造成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将芳香族聚酰胺纤维、溶剂、助溶剂、造孔剂混合均匀，制成成膜液；

2）将成膜液涂覆在锂离子电池原始隔膜（即空白隔膜）上，得到湿膜；

3）将湿膜干燥即可；或者将湿膜先烘烤、再浸水、最后干燥即可。

步骤1）中，所述的芳香族聚酰胺纤维为间位芳纶短纤维、间位芳纶沉析纤维、对位芳纶短纤维、对位芳纶沉析纤维中的至少一种；所述的溶剂为NMP、DMSO、DMF、DMAC中的一种；所述的助溶剂为CaCl₂、KOH、LiCl、吡啶中的至少一种；所述的芳香族聚酰胺纤维为溶剂的2wt%-20wt%；所述的助溶剂为溶剂的5wt%-8wt%； 所述的造孔剂为BaSO₄、Al(OH)₃、Al₂O₃、SiO₂中的至少一种； 所述的造孔剂为芳香族聚酰胺纤维的0-10wt%。

步骤2）中，所述的锂离子电池原始隔膜为聚烯烃隔膜；成膜液涂覆的厚度控制在3-50μm之间。

步骤3）中，所述的干燥温度为100-180℃；所述的烘烤温度为50-100℃，浸水时间为10-120min，最后干燥的干燥温度为20-80℃。

实施例1：

本芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将重量份数为4的间位芳纶短纤维、总重量份数为106.5的NMP-CaCl₂（CaCl₂的用量为NMP的6.5份）于90℃的温度下充分搅拌混合，以制得成膜液。

步骤二、将成膜液涂覆在聚烯烃隔膜（厚度为20μm）上得到湿膜；

步骤三、将湿膜高温烘干得到所述隔膜，其中，高温烘干温度为150℃。

经过相关测试，本实施例所制备的隔膜（厚度为23μm），其透气性为260s/100ml，拉伸强度明显强于相同厚度的未经涂覆处理的聚烯烃隔膜（高出48%），其在130℃、150℃高温下几乎不会发生收缩，热收缩性能明显优于未经涂覆处理的聚烯烃隔膜，本实施例的隔膜的热收缩性能测试参见下表：

表1：本实施例隔膜的热收缩性能

测试前的尺寸	130℃烘烤1h后的尺寸	150℃烘烤1h后的尺寸
			33*33mm	33*33mm	33*33mm

实施例2：

本芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将重量份数为4的间位芳纶短纤维、总重量份数为106.5的NMP-CaCl₂（CaCl₂的用量为NMP的6.5份）、及重量份数为0.2的造孔剂BaSO₄于70℃的温度下充分搅拌混合，以制得成膜液。

步骤二及步骤三与实施例1相同。

经过相关测试，本实施例所得的隔膜（厚度为56μm），其透气性为250s/100ml，拉伸强度明显强于相同厚度的未经涂覆处理的聚烯烃隔膜（高出62%），其在130℃、150℃高温下几乎不会发生收缩，热收缩性能明显优于未经涂覆处理的聚烯烃隔膜，本实施例的隔膜的热收缩性能测试参见下表：

表2：本实施例隔膜的热收缩性能

测试前的尺寸	130℃烘烤1h后的尺寸	150℃烘烤1h后的尺寸
			33*33mm	33*33mm	33*33mm

实施例3：

本芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将重量份数为4的间位芳纶沉析纤维、总重量份数为106的NMP-CaCl₂（CaCl₂的用量为NMP的6份）、及重量份数为0.08的造孔剂Al（OH）₃于65-70℃的温度下充分搅拌混合，以制得所需的成膜液。

步骤二与实施例1相同。

步骤三、将湿膜先高温烘烤、再浸水处理后干燥得到所述隔膜。其中，高温烘烤的温度为70℃；浸水时间为30min；干燥温度为70℃。

经过相关测试，本实施例所得的隔膜（厚度为61μm），其透气性为154s/100ml，拉伸强度明显强于相同厚度的未经涂覆处理的聚烯烃隔膜（高出57%），其在130℃、150℃高温下几乎不会发生收缩，热收缩性能明显优于未经涂覆处理的聚烯烃隔膜，本实施例的隔膜的热收缩性能测试参见下表：

表3：本实施例隔膜的热收缩性能

测试前的尺寸	130℃烘烤1h后的尺寸	150℃烘烤1h后的尺寸
			33*33mm	33*33mm	33*33mm

Claims (1)

1.一种芳香族聚酰胺复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将芳香族聚酰胺纤维、溶剂、助溶剂、造孔剂混合均匀，制成成膜液；

2）将成膜液涂覆在锂离子电池原始隔膜上，得到湿膜；所述的原始隔膜即为空白隔膜；

3）将湿膜干燥即可；或者将湿膜先烘烤、再浸水、最后干燥即可；

步骤1）中，所述的芳香族聚酰胺纤维为间位芳纶短纤维、间位芳纶沉析纤维、对位芳纶短纤维、对位芳纶沉析纤维中的至少一种；所述的溶剂为NMP、DMSO、DMF、DMAC中的一种；所述的助溶剂为CaCl₂、KOH、LiCl、吡啶中的至少一种；所述的芳香族聚酰胺纤维为溶剂的2wt%-20wt%；所述的助溶剂为溶剂的5wt%-8wt%； 所述的造孔剂为BaSO₄、Al(OH)₃、SiO₂中的至少一种； 所述的造孔剂为芳香族聚酰胺纤维的0-10wt%；所述的造孔剂为芳香族聚酰胺纤维的0-10wt%且造孔剂的用量不为0；

步骤2）中，所述的锂离子电池原始隔膜为聚烯烃隔膜；成膜液涂覆的厚度控制在3-50μm之间；

步骤3）中，所述的干燥温度为100-180℃；所述的烘烤温度为50-100℃，浸水时间为10-120min，最后干燥的干燥温度为20-80℃。