(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211349426.9 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 中科国生 （杭州） 科技有限公司 地址 310051 浙江省杭州市滨江区西兴街 道聚工路19号楼 9幢4楼401 (72)发明人 产文涛　潘传永　张宇　 (74)专利代理 机构 北京劲创知识产权代理事务 所(普通合伙) 11589 专利代理师 王闯 (51)Int.Cl. C08G 69/26(2006.01) H01M 50/403(2021.01) H01M 50/423(2021.01) H01M 50/491(2021.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种生物基芳香聚酰胺锂电池隔膜及其制 备方法 (57)摘要 本发明涉及高分子材料应用领域， 特别是涉 及一种生物基芳香聚酰胺锂电池隔膜及其制备 方法。 该制备方法采用含呋喃环结构的二元酸与 二元胺溶液直接进行缩聚； 在非质子化的极性溶 剂中形成聚合物溶液， 再采用热致相分离技术、 水洗与干燥形成具有 稳定多孔膜结构的薄膜。 本 发明制备方法工艺简单、 成本低本； 同时通过本 发明制备得到的薄膜表面干净平整， 厚度均匀， 孔隙率高， 具有优异的机械强度、 电化学性能、 耐 热与阻燃性能， 能有效满足市场需求， 具有广阔 的市场前 景。 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 CN 115536839 A 2022.12.30 CN 115536839 A 1.一种生物基芳 香聚酰胺锂电池隔膜的制备 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 第一溶液制备： 将含呋喃环结构的二元酸或含呋喃环结构的酰氯、 助 溶剂加入含有 溶于极性溶剂的反应釜中， 通入惰性气 体将空气排尽， 再加热搅拌至完全溶解， 以获得第一 溶液； S2、 聚合原液的制备： 在持续惰性气体保护条件下， 往步骤S1得到的溶液中加入含呋喃 环结构的二元胺、 有机碱， 再升温继续搅拌进行聚合反应， 冷却， 以获得生物基芳香聚酰胺 的聚合原液； S3、 涂覆成膜： 将步骤S2得到的聚合原液涂覆在钢化玻璃上， 在真空烘箱中热处理后转 移到纯水池中， 再从钢化玻璃上剥离， 以获得薄膜； S4、 烘干： 将步骤S3得到的薄膜 烘干， 以获得生物基芳 香聚酰胺薄膜。 2.根据权利要求1所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S1中， 所述含呋喃环结构的二元酸的结构通式为HOOC ‑X‑COOH， 含呋喃环结构的酰氯的结构 通式为ClOC ‑X‑COCl， 其中X为呋喃环及其 衍生物。 3.根据权利要求2所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S1中， 所述助溶剂为氯化钙、 氯化锂一种或两种。 4.根据权利要求2所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S1中， 所述极性溶剂为N， N ‑二甲基甲酰胺(DMF)、 N， N ‑二甲基乙酰胺(DMAc)、 N ‑甲基‑2‑吡咯 烷酮(NMP)中的任一种。 5.根据权利要求1所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S2中， 所述含呋喃环结构的二元胺的结构通式为H2N‑X‑NH2其中X为呋喃环及其 衍生物。 6.根据权利要求5所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S2中， 所述有机 碱为三乙胺、 吡啶、 甲醇钠中的一种或多种。 7.根据权利要求1所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S2中， 所述聚合反应的温度为13 0℃～150℃， 所述聚合反应的时间为 4h～8h。 8.根据权利要求1所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 所述 含呋喃环结构的二元羧 酸与含呋喃环结构的二元胺的摩尔比为1.0～1.2： 1。 9.根据权利要求1所述的生物基芳香 聚酰胺锂电池隔膜的制备方法， 其特征在于： 步骤 S2中， 步骤S1得到的溶 液中加入的反应物还 包括催化剂。 10.一种生物基芳香聚酰胺锂电池隔膜， 其特征在于： 其采用根据权利要求1 ‑9任一项 所述的制备 方法制得。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115536839 A 2一种生物基芳香聚酰胺锂电池 隔膜及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及高分子材料应用领域， 特别是涉及一种生物基芳香聚酰胺锂电池隔膜 及其制备 方法。 背景技术 [0002]随着社会与经济快速发展， 对绿色能源与环境友好型资源的需求正迅速增加。 锂 电池作为绿色能源可持续发展的关键一环， 因其具备能量密度高、 无记忆效应及绿色环保 等特点， 目前已广泛应用于电动汽车、 航天航空、 便携式电子设备等领域。 隔膜作为锂电池 关键的内层组件之一， 其作用是使电池的正、 负极分隔开来， 从而防止电池两极接触短路； 另外， 隔膜还具备选择性通过电解质离子的功能， 电池工作时隔膜需要储存足量的电解液， 并能保证锂离子自由移动及高速传输。 隔膜的性能决定了电池的界面结构、 内阻， 并直接影 响电池的容量、 循环以及安全性能等。 因此， 隔膜的质量优劣对提高电池的综合性能具有重 要作用， 甚至直接影响电池的整体性能。 [0003]传统的锂电池隔膜通常为聚烯烃或其复合涂覆膜。 这些材料熔点相对较低， 当电 池因内部或外部原因造成升温时， 隔膜会熔融并收缩， 造成正负极直接接触导致短路， 容易 引发电池燃烧、 爆 炸等事故的发生； 同时聚烯烃隔膜对电解质的润湿性较差， 锂离子迁移 率 较低， 因而锂电池的电化学性能较差。 芳纶作为特种纤维之一， 其具有优异的物理机械强 度、 热稳定与阻燃性能等， 通过呋喃基制备的芳香聚酰胺同样具有石油基芳 纶的优异性能， 同时呋喃环上的—O—， 可以增加生物基芳香聚酰胺薄膜对电解液的浸润性， 从而提高电池 的综合性能。 [0004]目前制备芳纶锂离子电池隔膜的方法报道较多的复合法， 即将芳纶溶液涂覆在聚 烯烃隔膜表面， 随后脱除其中的溶剂得到芳 纶/聚烯烃隔膜， 但该方法制备得到的复合膜存 在厚度较大、 孔径分布不匀等不 足， 加上加工过程中对芳 纶的分子量大小要求 苛刻， 同时芳 纶本身溶解性差， 需要合适的溶剂才能溶解， 这在一定程度上增加了成本。 CN  112531285A 和CN 112694610  A提出以一种改性的对位芳 纶涂覆锂离子隔膜， 在传统对位芳 纶中引入其 他单体提高复合涂覆膜的综合物理性能， 但该法工艺复杂， 且制备得到的隔膜厚度较大， 孔 隙率偏低， 耐热性差， 从而导致电池性能下降。 CN  113140867A和CN  113136121公开了一种 生物基含呋喃结构的芳纶聚合物及其在锂离子隔膜上的应用， 其先通过合成聚合物再分 离， 最后在涂覆液里添加多种 助剂以实现涂覆膜的物理性能提升， 其制备方法过程繁琐、 涉 及原料较多， 同时涂膜不具 备立体空间的三维网络结构， 电解质迁移率较低。 [0005]有鉴于此， 针对以上现有技术的不足， 从响应国家碳中和发展战略及生物基材料 与绿色能源循环利用角度考虑， 如何制备一种生物质来源的具有孔隙率高、 结构均匀、 高耐 热性﹑ 易成型的高分子锂电池薄膜是本领域 技术人员亟 待解决的问题。 发明内容 [0006](1)要解决的技 术问题说　明　书 1/10 页 3 CN 115536839 A 3