CN118231944A - 一种对位芳纶非涂覆隔膜、制备方法及制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：聚合液的制备：制备对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2；对位芳纶浆料的制备：将所述对位芳纶聚合液P1和所述改性对位芳纶聚合液P2进行混合、添加制孔剂，并经过搅拌、分散、过滤、脱泡得到对位芳纶浆料；对位芳纶非涂覆隔膜的制备：将所述对位芳纶浆料先流延，再经过水蒸气诱导相分离后进行剥离，再经过拉伸、水洗、收卷得到对位芳纶非涂覆隔膜。本发明利用流延和水蒸气诱导相分离的原理制备对位芳纶非涂覆隔膜，解决现有隔膜不能满足锂电池应用环境对隔膜耐热性能要求的问题。

Description

一种对位芳纶非涂覆隔膜、制备方法及制备装置
技术领域
本发明涉及到锂电池技术领域，特别涉及一种对位芳纶非涂覆隔膜、制备方法及制备装置。
背景技术
锂电池隔膜是作为锂电池的重要组成部分，其主要作用是用来阻隔正、负极，防止电池内部短路。隔膜具有纳米级孔道，以使在电化学充放电过程中锂离子在正、负极之间快速传输，是倍率性能、循环性能和安全性能的重要决定因素。
目前无论动力锂离子电池还是储能电池都在对安全性方面提出了更高的要求。尤其是在大功率放电过程中，电池的局部温度可达到100℃以上；此外，锂离子电池在使用过程中如遭遇撞击或者击穿，电池内部会出现短路电池温度急速升高。在这种情况下对隔膜的穿刺和耐温性能都提出了更高的要求。目前常规的锂电池隔膜主要采用具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的单层或多层膜。这类材料在130-160℃左右就会发生急剧热缩，从而导致锂电池热失控。因此，开发人员一方面在寻找新的耐热材料替代聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)制备隔膜。
对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)是一种具有耐高温、阻燃等优异性能的高分子材料。尤其是其分解温度高达500℃以上。此外对位芳纶制备的纤维具有高强度和高模量的力学性能，因此目前对位芳纶开始逐步被应用在锂电池隔膜领域。但是对位芳纶由于分子间存在强烈的氢键作用，很难溶于除98％浓硫酸意外的溶剂，因此，制约了其在锂电池隔膜领域中的应用。目前关于对位芳纶在锂电池隔膜上的应用主要大概分为两类。一类是将对位芳纶聚合液或者浆料涂覆在聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的单层或多层膜表面，然后经过溶剂相分离、水系、烘干、热处理等工艺得到对位芳纶涂覆隔膜。例如专利申请号CN201710596374.8和CN202210174186.7，公开了对位芳纶涂覆锂离子电池隔膜的制备方法，虽然采用涂覆方法制备的对位芳纶涂覆隔膜能够大规模连续化生产，但由于是受聚烯烃基膜的影响，其在耐热性的提升并不明显，在150℃/1h下，该类型隔膜的热缩至仍然较高。例外一类是采用静电纺丝工艺制备对位芳纶非涂覆隔膜，例如专利申请号CN201910924653.1和CN202310305614.X。由于不采用聚乙烯(PE)或聚丙烯基膜，该对位芳纶非涂覆隔膜的耐热耐热性能得到了极大的提升。但该工艺制备的隔膜孔隙率一般高于60％，从而极大影响了锂电池的自放电。另外静电纺丝工艺效率较低，并不适合大规模的生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种对位芳纶非涂覆隔膜及制备方法与装置，旨在解决现有隔膜不能满足锂电池应用环境对隔膜耐热性能要求的问题，同时又能解决现有芳纶隔膜对锂离子电池自放电的影响，还可以适应工厂规模化生产的需求。
本发明提供一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：
制备聚合液：制备对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2；
制备对位芳纶浆料：将所述对位芳纶聚合液P1和所述改性对位芳纶聚合液P2进行混合、添加制孔剂，并经过搅拌、分散、过滤、脱泡得到对位芳纶浆料；
水蒸气诱导相分离：将所述对位芳纶浆料先流延，再经过水蒸气诱导相分离后进行剥离得到凝胶膜；
制备对位芳纶非涂覆隔膜：将凝胶膜经过拉伸、水洗、收卷得到成品对位芳纶非涂覆隔膜。
可选地，所述对位芳纶聚合液P1制备方法，包括以下步骤：
制备混合溶液A：将5-7份的A混合物加入到100份的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，加热溶解后得到混合溶液A，所述A混合物包括无水氯化钙CaCl2和对苯二胺(PPD)；
制备对位芳纶聚合液P1：将所述混合溶液A降温后，加入对苯二甲酰氯(TPC)，进行搅拌聚合，得到对位芳纶聚合液P1；
其中，所述对苯二胺(PPD)与所述对苯二甲酰氯(TPC)的摩尔比为(0.993-0.998)：1。
可选地，所述改性对位芳纶聚合液P2制备方法，包括以下步骤：
制备混合溶液B：将5-7份的B混合物加入到100份的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，加热溶解后得到混合溶液B，所述B混合物包括无水氯化钙CaCl2、对苯二胺(PPD)及4,4'-二氨基二苯醚(ODA)；
制备改性对位芳纶聚合液P2：将所述混合溶液B降温后，加入对苯二甲酰氯(TPC)，进行搅拌聚合，得到改性对位芳纶聚合液P2；
其中，所述对苯二胺(PPD)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)与所述对苯二甲酰氯(TPC)的摩尔比为(0.995-0.999)：1。
可选地，所述对位芳纶聚合液P1和所述改性对位芳纶聚合液P2按照质量比为1：1.5-2.5进行共混。
可选地，所述制孔剂包括PVP K30、PVP K60、PVP K90中任一一种或多种，所述制孔剂的质量分数为5-8％。
可选地，所述对位芳纶浆料的对位芳纶固含量为1.5±0.3％，动力粘度为30000±10000cp。
可选地，所述对位芳纶浆料流延的速度为10-40m/min，所述对位芳纶浆料流延的宽度为300-2500mm，所述对位芳纶浆料流延的厚度为200 -800μm。
可选地，所述拉伸包括横向和/或纵向拉伸；
所述纵拉拉伸的拉伸倍数为1.05-1.15，和/或，所述横向拉伸的拉伸倍数为1.10-1.25。
本发明还提供一种对位芳纶非涂覆隔膜，所述对位芳纶非涂覆隔膜由上述任一一种所述的制备方法制备得到，所述对位芳纶非涂覆隔膜经过220℃/1h处理，其横向、纵向热收缩率均小于1％，孔隙率小于等于50％。
本发明还提供一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备装置，包括挤出模头、流延机及蒸汽箱、清洗机构、吹干机构、纵拉机、水洗槽、横拉机及收卷辊；
所述挤出模头的模头出口和所述高温高湿箱均设置于所述钢带流延机上方，使得对位芳纶浆料自所述挤出模头的模头出口流出并流至所述流延机上，经过所述流延机流延后传送至所述蒸汽箱中进行水蒸气诱导相分离后，形成凝胶膜；
所述清洗机构和所述吹干机构设置于所述流延机的下方，对所述流延机进行清洗、吹干；
所述纵拉机用于对经过所述蒸汽箱水蒸气诱导相分离的所述凝胶膜进行纵向拉伸处理；
所述水洗槽用于对经过纵向拉伸处理的所述凝胶膜进行清洗；
所述横拉机用于对所述凝胶膜进行横向拉伸处理；
所述收卷辊用于对经过拉伸处理后的所述凝胶膜进行收卷。
本发明提供的一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法和装置，采用流延和蒸汽致相分离原理，其生产工艺简单，适合规模化生产。同时由本申请的制备方法所制得的对位芳纶非涂覆隔膜，具有极高的耐热性能，在220℃温度下处理1小时，其横向、纵向热收缩率均低于1％，且其孔隙率≤50％，孔径均匀，有利于降低锂离子电池的自放电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为对位芳纶非涂覆隔膜的制备流程图；
图2为对位芳纶非涂覆隔膜的制备装置。
1、挤出模头；2、流延机；3、蒸汽箱；4、清洗水枪；5、风刀；6、纵拉机；7、水洗槽；8、横拉机；9、收卷辊。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的描述，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明实施例提供一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法的具体制备流程图，如图2所示，本发明实施例提供的对位芳纶非涂覆隔膜的制备装置。本实施例提供一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：
聚合液的制备：制备对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2；
对位芳纶浆料的制备：将对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2进行混合、添加制孔剂，并经过搅拌、分散、过滤、脱泡得到对位芳纶浆料；
对位芳纶非涂覆隔膜的制备：将对位芳纶浆料先流延，再经过水蒸气诱导相分离后进行剥离，再经过拉伸、水洗、收卷得到对位芳纶非涂覆隔膜。具体将制作好的对位芳纶浆料经过螺杆泵输送至窄缝挤出模头，并流延到钢带上，经过蒸汽箱进行水蒸气诱导相分离后进行剥离，后经过纵拉、水洗、高温横拉、收卷得到对位芳纶非涂覆隔膜。
目前常规的锂电池隔膜主要采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)材料。这类材料在130-160℃左右就会发生急剧热缩，从而导致锂电池热失控。为了增强隔膜的耐热性，一般分为两种方案，一类是将耐热材料(陶瓷，聚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，芳纶，芳砜纶等)涂覆在乙烯(PE)、聚丙烯(PP)表面。另外一类是直接将耐热材料直接制备成隔膜。后者能够直接不受聚烯烃材料的影响，极大提升隔膜的耐热性，而对位芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)耐具有优异的耐热性能。
而本实施例采用蒸汽诱导相转化法(VIPS)不仅可以制备孔径均匀的多孔隔膜，且该制备成型条件简单，利于工业化生产，相比传统的非溶剂致相分离法(NIPS)法，本实施例中采用的蒸汽诱导相转化法，是在利用相转化法制备高分子膜时，溶剂与非溶剂的交换对成膜速率有很大影响，而成膜速率又决定着最终形成的膜结构，也即若将初生态膜先置于非溶剂蒸汽氛围(常用水蒸气)中暴露一段时间，再将其浸没到非溶剂凝胶浴中固化成膜，由于蒸汽中的非溶剂量有限，相分离在成膜过程中发生比较缓慢，膜的断面最终形成对称结构，避免了直接采用非溶剂诱导相分离法(NIPS)成膜时出现的大孔缺陷。本实施例具体利用蒸汽作为非溶剂交换媒介，延缓相转化速度，延迟分相从而获得均匀的孔结构，而蒸汽环境可控、调节简单，更加便于进行工业化量产；此外，本实施例还通过凝胶拉伸及热处理，使得高分子链内部发生取向和交联作用，可以进一步增强隔膜的机械强度，从而满足锂离子电池的实际需要。
在本申请另一实施例中，对位芳纶聚合液P1制备方法，包括以下步骤：
混合溶液A的制备：在氮气环境中，将5-7份的A混合物加入到100份的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，并加热45℃搅拌直至溶解完全，然后降温至0-5℃后得到混合溶液A，其中A混合物包括无水氯化钙CaCl2和对苯二胺(PPD)；
对位芳纶聚合液P1的制备：将混合溶液A降温后，加入对苯二甲酰氯(TPC)，进行搅拌聚合，得到对位芳纶聚合液P1；
其中，对苯二胺(PPD)与所述对苯二甲酰氯(TPC)的摩尔比为(0.993-0.998)：1，聚合15-20min，得到比浓对数粘度2.0±0.2dL/g，动力粘度在12000±3000cp的聚合液P1。
在本申请另一实施例中，改性对位芳纶聚合液P2制备方法，包括以下步骤：
混合溶液B的制备：在氮气环境中，将5-7份的B混合物加入到100份的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，并加热45℃搅拌直至溶解完全，然后降温至0-5℃后得到混合溶液B，其中B混合物包括无水氯化钙CaCl2、对苯二胺(PPD)及4,4'-二氨基二苯醚(ODA)；
改性对位芳纶聚合液P2的制备：将混合溶液B降温后，加入对苯二甲酰氯(TPC)，进行搅拌聚合，得到改性对位芳纶聚合液P2；
其中，所述对苯二胺(PPD)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)与所述对苯二甲酰氯(TPC)的摩尔比为(0.995-0.999)：1，聚合20-40min，得到比浓对数粘度1.8±0.2dL/g，动力粘度在5000±1500cp的聚合液P2。
在本申请另一实施例中，对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2按照质量比为1：1.5-2.5进行共混，本领域技术人员可以根据实际需要将质量比为设为1：1.5、1:1.8、1:1.85、1:2、1:2.3、1:2.5等，在此不做唯一限定。
在本申请另一实施例中，制孔剂包括PVP K30、PVP K60、PVP K90中任一一种或多种，制孔剂的质量分数为5-8％。
其中，PVP K30是一种非离子型高分子化合物，属于N-乙烯基酰胺类聚合物。它是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的一种，其中“K30”指的是其K值，这个值与PVP水溶液的相对粘度有关。同理PVP K60、PVP K90也是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的一种，在此不再赘述。用PVP K30作制孔剂获得的膜表面均匀、光洁、整齐，其原因是PVPK30的粘度大，成膜性能较好。在浸入沉淀相转化法生产中空纤维膜时，通过PVP的加入，影响铸液膜体系的分相热力学和传质动力学，改变传质速度，从而影响成膜过程，改变膜结构，最终制得有效孔隙率高、通量大、截留率高、强度大的膜产品。
在本申请另一实施例中，对位芳纶浆料的对位芳纶固含量为1.5±0.3％，动力粘度为30000±10000cp。其中对位芳纶固含量会影响到整体浆料的流延性能，当固含量越高时流延效率越低，本实施例所选取的固含量范围既能保证对位芳纶浆料的流延性能，又能使得成膜后的对位芳纶隔膜具有较强的机械强度以及较高耐热性能。
在本申请另一实施例中，对位芳纶浆料流延的速度为10-40m/min，对位芳纶浆料流延的宽度为300-2500mm，对位芳纶浆料流延的厚度为200 -800μm。液体在进行流延时流延速度的增加会增大浆料在辊组或者钢带上的牵拉力和剪切力，使浆料更容易被拉伸和压薄，所以流延速度的增加会导致流延厚度减小。而降低流延速度可以减小牵拉力和剪切力，使浆料更容易保持较大的厚度，所以减小流延速度则会使厚度增加。
具体地，对位芳纶浆料经过挤出模头流延到钢带流延机上时，钢带流延机的车速v设置为10-40m/min，流延宽度为300-2500mm，流延厚度为200-800μm，更优选的流延厚度为280-560μm。
流延钢带在蒸汽箱中的行程为S1≥15v/T1/RH，其中v为钢带流延机的车速，T1为蒸汽箱的温度，RH为蒸汽箱的相对湿度。其中，T1为45-70℃，RH＝60-99％。
在本申请另一实施例中，拉伸包括横向和/或纵向拉伸；
纵拉拉伸的拉伸倍数为1.05-1.15，和/或，横向拉伸的拉伸倍数为1.10-1.25。
在本申请另一实施例中，水洗在水洗槽中进行，其中水洗槽分为三级，总行程为S2≥15v/T20.5，其中v为钢带流延机的车速，T2为水洗槽中水的温度。第一级水洗槽浓度NMP浓度≤30％，第三级水洗槽浓度≤1％。经过三级浓度递减的水洗槽清洗，可以更好地洗去隔膜上残余的溶剂等。
在本申请另一实施例中，本申请的对位芳纶非涂覆隔膜可应用于锂离子电池和电容器等。
本申请还提供一种对位芳纶非涂覆隔膜，该对位芳纶非涂覆隔膜经过220℃/1h处理，其横向、纵向热收缩率均小于1％，孔隙率小于等于50％。该隔膜厚度10-32μm，孔隙率35-55％，透气度100-500s/100cc，横向拉伸强度大于30Mpa，纵向拉伸强度≥60Mpa，击穿电压2.5-5KV，热收缩值(220℃/1h)：横向≤1.0％，纵向≤1.0％，穿刺强度≥3.0N。
本申请还提供一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备装置，包括挤出模头1、流延机2及蒸汽箱3、清洗水枪4、风刀5、纵拉机6、水洗槽7、横拉机8及收卷辊9；
对位芳纶浆料自挤出模头1的模头出口流出并流至流延机2上，经过流延机流延后传送至蒸汽箱3中进行水蒸气诱导相分离，形成凝胶膜；
清洗水枪4和风刀5设置于流延机2的下方，对所述流延机2进行清洗、吹干；
纵拉机6用于对经过所述蒸汽箱3水蒸气诱导相分离的凝胶膜进行纵向拉伸处理；
水洗槽7用于对经过纵向拉伸处理的凝胶膜进行清洗；
横拉机8用于对凝胶膜进行横向拉伸处理；
收卷辊9用于对经过拉伸处理后的凝胶膜，也即对位芳纶非涂覆隔膜成品进行收卷。
其中流延机2中的钢带采用双相不锈钢2205材质，表面粗糙度Ra≤0.008。蒸汽箱3处在流延机2上方，包含进风口和出风口，进风口对流延机2提供高温高湿新风，出口方排出含溶剂气体的废气，以保证钢带周围温湿度恒定。另外，纵拉机及水洗槽内所有金属辊都采用聚四氟乙烯涂层进行处理。
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2的合成：在氮气环境中，将7份的无水氯化钙CaCl2和一定量的对苯二胺(PPD)加入到100份的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，并加热45℃搅拌直至溶解完全。然后降温至0℃，加入一定量的对苯二甲酰氯(TPC)，进行搅拌聚合，PPD与TPC的摩尔比为0.998：1，聚合20min，得到比浓对数粘度2.0dL/g，动力粘度在14500cp的聚合液P1。在氮气环境中，将7份的无水氯化钙CaCl2和一定量的对苯二胺(PPD)与4,4'-二氨基二苯醚(ODA)加入到100份的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，并加热45℃搅拌直至溶解完全。然后降温至0℃，加入一定量的对苯二甲酰氯(TPC)，进行搅拌聚合，(PPD+ODA)与TPC的摩尔比为0.998：1，聚合25min，得到比浓对数粘度1.75dL/g，动力粘度在4300cp的聚合液P2。
(2)对位芳纶浆料的制备：将聚合液P1和P2按照1：2.0进行共混，然后加入7wt％的PVP K30，经过20min高速分散、脱泡、过滤得到芳纶固含量为1.6％、动力粘度为32000±2000cp的对位芳纶浆料。
(3)对位芳纶浆料经过螺杆泵输送至窄缝挤出模头，并流延到钢带上，钢带流延机的车速20m/min，流延宽度为400mm，流延厚度为400μm。经过高温高湿箱进行水蒸气诱导相分离后进行剥离，其中高温高湿箱的温度T1为50℃，相对湿度RH＝85％，行程为S1＝9m；后经过拉伸倍率1.10的纵拉机，进入行程S2＝120m的水洗槽，经过横拉比1.15、拉伸温度375℃的横拉机，收卷得到芳纶隔膜。
实施例2
(1)对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2的合成工艺和用量与实施例1一样。
(2)对位芳纶浆料的制备：将聚合液P1和P2按照1：2.3进行共混，然后加入5.5wt％的PVP K60，经过25min高速分散、脱泡、过滤得到芳纶固含量为1.55％、动力粘度为35000±2000cp的对位芳纶浆料。
(3)对位芳纶浆料经过螺杆泵输送至窄缝挤出模头，并流延到钢带上，钢带流延机的车速15m/min，流延宽度为400mm，流延厚度为500μm。经过高温高湿箱进行水蒸气诱导相分离后进行剥离，其中高温高湿箱的温度T1为53℃，相对湿度RH＝87％，行程为S1＝9m；后经过拉伸倍率1.08的纵拉机，进入行程S2＝120m的水洗槽，经过横拉比1.18、拉伸温度375℃的横拉机，收卷得到芳纶隔膜。
实施例3
(1)对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2的合成工艺和用量与实施例1一样。
(2)对位芳纶浆料的制备：将聚合液P1和P2按照1：2.5进行共混，然后加入5wt％的PVP K90，经过30min高速分散、脱泡、过滤得到芳纶固含量为1.68％、动力粘度为38000±2000cp的对位芳纶浆料。
(3)对位芳纶浆料经过螺杆泵输送至窄缝挤出模头，并流延到钢带上，钢带流延机的车速12m/min，流延宽度为400mm，流延厚度为550μm。经过高温高湿箱进行水蒸气诱导相分离后进行剥离，其中高温高湿箱的温度T1为55℃，相对湿度RH＝90％，行程为S1＝9m；后经过拉伸倍率1.10的纵拉机，进入行程S2＝120m的水洗槽，经过横拉比1.10、拉伸温度375℃的横拉机，收卷得到芳纶隔膜。
对比例1
(1)对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2的合成工艺和用量与实施例1一样。
(2)对位芳纶浆料的制备：将聚合液P1和P2按照1：2.5进行共混，经过30min高速分散、脱泡、过滤得到芳纶固含量为2.0％、动力粘度为7500±1500cp的对位芳纶浆料。
(3)对位芳纶浆料经过螺杆泵输送至窄缝挤出模头，并流延到钢带上，钢带流延机的车速15m/min，流延宽度为400mm，流延厚度为750μm。经过高温高湿箱进行水蒸气诱导相分离后进行剥离，其中高温高湿箱的温度T1为48℃，相对湿度RH＝85％，行程为S1＝9m；后经过拉伸倍率1.10的纵拉机，进入行程S2＝120m的水洗槽，经过横拉比1.10、拉伸温度375℃的横拉机，收卷得到芳纶隔膜。
将本发明实施例和对比例的隔膜，分别进行厚度、透气值、热收缩和击穿电压的测试，测试结果如表1所示。厚度按照GB/T6672-2001规定的方法进行测试，透气值按照GB/1038规定的方法进行测试，热收缩按照GB/T12027-2004规定的方法进行测试。
表1：实施例1-3和对比例1的隔膜测试结果对比情况
由上述实施例和对比例比较可知，本发明提供的一种对位芳纶非涂覆隔膜，在添加了制孔剂后，隔膜的透气值大幅度提升，且透气效果为PVP K90好于PVP K60，PVP K60的效果好于PVP K30，未添加制孔剂的对比例1隔膜完全不透气；对位芳纶浆料流延时，随着流延机速度的降低，对位芳纶非涂覆隔膜厚度增加，经过流延与水蒸气诱导相分离处理后，随着隔膜厚度的增加，隔膜的机械强度有所降低，同时穿刺强度有所增强。本申请所制备的对位芳纶隔膜由对位芳纶浆料直接制作形成，具有无需涂覆等其他额外处理的优点，因此也避免了因为基底层采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等材料的缺陷，同时本发明采用流延加水蒸气诱导相分离原理，其工艺简单，适合大规模的生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备聚合液：制备对位芳纶聚合液P1和改性对位芳纶聚合液P2；
制备对位芳纶浆料：将所述对位芳纶聚合液P1和所述改性对位芳纶聚合液P2进行混合、添加制孔剂，并经过搅拌、分散、过滤、脱泡得到对位芳纶浆料；
水蒸气诱导相分离：将所述对位芳纶浆料先流延，再经过水蒸气诱导相分离后进行剥离得到凝胶膜；
制备对位芳纶非涂覆隔膜：将凝胶膜经过拉伸、水洗、收卷得到成品对位芳纶非涂覆隔膜。
2.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚合液步骤中，所述对位芳纶聚合液P1制备方法，包括以下步骤：
制备混合溶液A：将5-7份的A混合物加入到100份的N-甲基吡咯烷酮中，加热溶解后得到混合溶液A，所述A混合物包括无水氯化钙CaCl2和对苯二胺；
制备对位芳纶聚合液P1：将所述混合溶液A降温后，加入对苯二甲酰氯，进行搅拌聚合，得到对位芳纶聚合液P1；
其中，所述对苯二胺与所述对苯二甲酰氯的摩尔比为(0.993-0.998)：1。
3.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备聚合液步骤中，所述改性对位芳纶聚合液P2制备方法，包括以下步骤：
制备混合溶液B：将5-7份的B混合物加入到100份的N-甲基吡咯烷酮中，加热溶解后得到混合溶液B，所述B混合物包括无水氯化钙CaCl2、对苯二胺及4,4'-二氨基二苯醚；
制备改性对位芳纶聚合液P2：将所述混合溶液B降温后，加入对苯二甲酰氯，进行搅拌聚合，得到改性对位芳纶聚合液P2；
其中，所述对苯二胺和4,4'-二氨基二苯醚与所述对苯二甲酰氯的摩尔比为(0.995-0.999)：1。
4.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述对位芳纶聚合液P1和所述改性对位芳纶聚合液P2按照质量比为1：1.5-2.5进行共混。
5.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备对位芳纶浆料步骤中，所述制孔剂包括PVP K30、PVP K60、PVP K90中任一一种或多种，所述制孔剂的质量分数为5-8％。
6.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述对位芳纶浆料的对位芳纶固含量为1.5±0.3％，动力粘度为30000±10000cp。
7.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述对位芳纶浆料流延的速度为10-40m/min，所述对位芳纶浆料流延的宽度为300-2500mm，所述对位芳纶浆料流延的厚度为200-800μm。
8.如权利要求1所述的对位芳纶非涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备对位芳纶非涂覆隔膜步骤中，所述拉伸包括横向和/或纵向拉伸；
所述纵拉拉伸的拉伸倍数为1.05-1.15，和/或，所述横向拉伸的拉伸倍数为1.10-1.25。
9.一种对位芳纶非涂覆隔膜，其特征在于，所述对位芳纶非涂覆隔膜由如权利要求1-8任一所述的方法制备得到，所述对位芳纶非涂覆隔膜孔隙率小于等于50％。
10.一种对位芳纶非涂覆隔膜的制备装置，其特征在于，包括挤出模头(1)、流延机(2)及蒸汽箱(3)、纵拉机(6)、水洗槽(7)、横拉机(8)及收卷辊(9)；
对位芳纶浆料自所述挤出模头(1)的模头出口流出并流至所述流延机(2)上，经过所述流延机流延后传送至所述蒸汽箱(3)中进行水蒸气诱导相分离，形成凝胶膜；
所述纵拉机(6)用于对经过所述蒸汽箱(3)水蒸气诱导相分离的所述凝胶膜进行纵向拉伸处理；
所述水洗槽(7)用于对经过纵向拉伸处理的所述凝胶膜进行清洗；
所述横拉机(8)用于对所述凝胶膜进行横向拉伸处理；
所述收卷辊(9)用于对经过拉伸处理后的所述凝胶膜进行收卷。
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