CN110880573A - 一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法。本发明的方法包括：(a)将聚醚酮酮与聚醚砜按一定比例共同溶解到一种溶剂中形成一种分散均匀的混合液；（b）将该混合液通过流延法沉积到一种衬低上；（c）先后进行三次升温达聚醚酮酮的熔融温度并冷却形成一种复合膜；（d）将该复合膜用一种或多种溶剂多次清洗去除致孔剂聚醚砜并烘干，最终得到一种高孔隙率的聚醚酮酮电池隔膜。本发明技术方案能够有效提高电池隔膜的热学性能和力学性能，保证了电池隔膜安全稳定性，具有十分重要的意义和广阔的应用前景。

Description

一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子膜材料技术领域，具体涉及一种聚醚酮酮多孔膜制备方法及其在锂电池隔膜材料中的应用。
背景技术
隔膜是锂离子电池的重要组成部分，它位于电池内部正负极之间，保证锂离子通过的同时，阻碍电子传输。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。锂电子电池隔膜应具有电子绝缘性、耐电解液腐蚀性、有一定的孔径和孔隙率、热稳定性、力学性能优异、良好的电解液浸润性。
市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）为主的聚烯烃（Polyolefin）类隔膜，目前PP/PE/PP多层隔膜可用于动力锂电子电池，但高温收缩率大（熔断温度偏低所致），膜的强度低、安全性能差。因此，市场急需一种具有高孔隙率、良好的热稳定性、优异的力学性能、化学稳定性的新型锂电池隔膜，这将对未来电池隔膜的安全性、实用性方面具有重要的意义。
发明内容
本发明提供一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法，具有高孔隙率、良好的热稳定性、优异的力学性能、化学稳定性。
本发明提供一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法，包括：
第一步：将聚醚酮酮与聚醚砜按一定比例共同溶解到一种溶剂中形成一种分散均匀的混合液；
第二步：将该混合液通过流延法沉积到一种衬低上；
第三步：先后进行三次升温达聚醚酮酮的熔融温度并冷却形成一种复合膜；
第四步：将该复合膜用一种或多种溶剂多次清洗去除致孔剂聚醚砜；
第五步：用乙醇和去离子水多次清洗残留溶剂并烘干最终得到一种高孔隙率的聚醚酮酮电池隔膜。
上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用配制均相聚醚酮酮/聚醚砜复合溶液流延成膜，经高温熔融复合膜，经过后期清洗去除致孔剂并烘干得到聚醚酮酮多孔膜，因此，保证了所制作的多孔膜具有电子绝缘性、耐电解液腐蚀性、有一定的孔径和孔隙率、热稳定性、力学性能优异、良好的电解液浸润性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明未经处理的复合膜扫描电镜照片；
图2是本发明经后处理的多孔膜扫描电镜局部放大照片；
图3是本发明经后处理的多孔膜扫描电镜整体照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
粘均分子量为100万的聚醚酮酮，该聚醚酮酮的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型的比例为50/50，0.167g聚醚砜，0.5g聚醚酮酮，3ml二氯乙酸，7ml二氯乙烷配置成复合溶液，将所得澄清透明溶液在一块玻璃板上流延并置于60℃烘箱中8-48h；将已经在玻璃板上固化成型的复合膜转移至马弗炉中升温到200℃放置4h；将马弗炉升温至330℃并保温10min后关闭马弗炉以5℃/min的速度冷却至室温。将附着复合膜的玻璃板置于乙醇溶液中浸泡至其自然脱落，得到聚醚酮酮/聚醚砜复合膜；将所得复合膜浸泡于适量二氯乙烷溶液中，并反复清洗10-15遍，完全洗出复合膜中的致孔剂聚醚砜；将所得膜用乙醇和去离子水清洗5-10遍去除有机残留并60℃烘干，便得到我们所需的聚醚酮酮多孔膜。
实施例2
粘均分子量为100万的聚醚酮酮，该聚醚酮酮的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型的比例为60/40，0.167g聚醚砜，0.5g聚醚酮酮，3ml二氯乙酸，7ml二氯乙烷配置成复合溶液，将所得澄清透明溶液在一块玻璃板上流延并置于60℃烘箱中8-48h；将已经在玻璃板上固化成型的复合膜转移至马弗炉中升温到200℃放置4h；将马弗炉升温至330℃并保温10min后关闭马弗炉以5℃/min的速度冷却至室温。将附着复合膜的玻璃板置于乙醇溶液中浸泡至其自然脱落，得到聚醚酮酮/聚醚砜复合膜；将所得复合膜浸泡于适量二氯乙烷溶液中，并反复清洗10-15遍，完全洗出复合膜中的致孔剂聚醚砜；将所得膜用乙醇和去离子水清洗5-10遍去除有机残留并60℃烘干，便得到我们所需的聚醚酮酮多孔膜。
实施例3
粘均分子量为100万的聚醚酮酮，该聚醚酮酮的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型的比例为50/50，称量0.2g聚醚砜，0.5g聚醚酮酮，3ml二氯乙酸，7ml二氯乙烷配置成复合溶液，将所得澄清透明溶液在一块玻璃板上流延并置于60℃烘箱中8-48h；将已经在玻璃板上固化成型的复合膜转移至马弗炉中升温到200℃放置4h；将马弗炉升温至330℃并保温10min后关闭马弗炉以5℃/min的速度冷却至室温。将附着复合膜的玻璃板置于乙醇溶液中浸泡至其自然脱落，得到聚醚酮酮/聚醚砜复合膜；将所得复合膜浸泡于适量二氯乙烷溶液中，并反复清洗10-15遍，完全洗出复合膜中的致孔剂聚醚砜；将所得膜用乙醇和去离子水清洗5-10遍去除有机残留并60℃烘干，便得到我们所需的聚醚酮酮多孔膜。
实施例4
粘均分子量为100万的聚醚酮酮，该聚醚酮酮的Ⅰ晶型与Ⅱ晶型的比例为50/50，称量0.167g聚醚砜，0.5g聚醚酮酮，3ml二氯乙酸，7ml二氯乙烷配置成复合溶液，将所得澄清透明溶液在一块玻璃板上流延并置于60℃烘箱中8-48h；将已经在玻璃板上固化成型的复合膜转移至马弗炉中升温到200℃放置4h；将马弗炉升温至330℃并保温10min后关闭马弗炉以5℃/min的速度冷却至室温。将附着复合膜的玻璃板置于乙醇溶液中浸泡至其自然脱落，得到聚醚酮酮/聚醚砜复合膜；将所得复合膜浸泡于适量氮甲基吡咯烷酮（NMP）溶液中，并反复清洗10-15遍，完全洗出复合膜中的致孔剂聚醚砜；将所得膜用乙醇和去离子水清洗5-10遍去除有机残留并60℃烘干，便得到我们所需的聚醚酮酮多孔膜。
以上对本发明所提供的一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法实施例，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种聚醚酮酮电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将聚醚酮酮与聚醚砜按一定比例共同溶解到一种溶剂中形成一种分散均匀的混合液；
第二步：将该混合液通过流延法沉积到一种衬低上；
第三步：先后进行三次升温达聚醚酮酮的熔融温度并冷却形成一种复合膜；
第四步：将该复合膜用一种或多种溶剂多次清洗去除致孔剂聚醚砜；
第五步：用乙醇和去离子水多次清洗残留溶剂并烘干最终得到一种高孔隙率的聚醚酮酮电池隔膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的聚醚酮酮必须是含有至少两种不同晶型的聚合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，聚醚酮酮所含有的至少两种不同晶型包括由Ⅰ和Ⅱ表示的重复单元：
-A-C(=0)-B-C(=0)- Ⅰ(异构体T)
-A-C(=0)-D-C(=0)- Ⅱ(异构体I)
其中，A为二苯醚，B,是对-亚苯基，并且D是间-亚苯基，其中T:I异构体的比率范围是50/50到90/10,优选50/50到70/30。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的聚醚酮酮与聚醚砜的比例在1-99:1.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为两种不同的溶剂(A)和(B)混合液，其中溶剂(A)是一种卤化的有机酸，该有机酸包括一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸中的一种或者混合物，溶剂(B)是二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯中的一种或者混合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的衬低可以是玻璃、金属片、锡箔纸。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：三次升温中第一次升温温度为40-80℃，为了使复合膜快速固化并且除去溶剂(B)；三次升温中第二次升温温度为180-210℃，为了除去复合膜中溶剂(A);三次升温中第三次升温温度为330-380℃，为了使复合膜达到熔融温度，力学性能得以提高。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：达到熔融温度的复合膜在冷却过程中，保持冷却速度为5-10℃/min，直到常温。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述清洗复合膜的溶剂为可以溶解聚醚砜却不可以溶解聚醚酮酮的有机溶剂，该有机溶剂包括：二氯甲烷、二氯乙烷、氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述烘干温度为室温即可。
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