时间：2025-01-13 作者：塑料|橡胶|化工|模具|人才|集采-塑世界导航网/模塑产业互联网大数据平台！ 聚酰亚胺(PI)隔膜由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚( ODA)在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成。是综合性能最佳的有机高分子材料之一，其具有优异的耐热性、优异的力学性能，良好的化学稳定性及耐湿热性、良好的耐辐射性及良好的介电性能。

一、聚酰亚胺概述及应用领域介绍

1、什么是聚酰亚胺（PI）聚酰亚胺（PI）是主链上含有酰亚胺环（-CO-N-CO-）的一类芳杂环高分子化合物，是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一，广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、激光等领域。2、聚酰亚胺下游应用领域由于PI薄膜具有良好的耐高低温性能、环境稳定性、力学性能以及优良的介电性能，在众多基础工业与高技术领域中均得到广泛应用。软性电路板：软性电路板的铜箔基板(FCCL)以及软性电路板(FPCB)的保护层的应用最普遍，且市场也最大。绝缘材料：电机电子设备绝缘、耐高温电线电缆、电磁线、耐高温导线、绝缘复合材料等。电子产业领域：印刷电路板的主板、手机、离手机、锂电池等产品。一般来说常用是25m以下的PI膜。半导体领域应用：微电子的钝化层和缓冲内涂层、多层金属层间介电材料、光电印刷电路板的重要基材。非晶硅太阳能电池领域：透明的PI膜可作为软性的太阳能电池底板。超薄的PI膜可应用于太阳帆(光帆)。

二、聚酰亚胺隔膜

1、聚酰亚胺为何能成为锂电隔膜原料首先，PI材料具有突出的耐高温性能，长期使用温度可达 300℃，赋予隔膜良好的热尺寸稳定性，提高电池的高温使用安全性；其次，PI分子结构中含有丰富的极性基团，电解液浸润性更好，有助于提高隔膜/电解液之间的界面性能和电池的综合性能；最后，PI材料阻燃自熄，为锂离子电池提供了更有力的安全保障。2、聚酰亚胺生产隔膜的方法①模板法模板法是以具有一定结构尺寸且与聚酰胺酸不相容的致孔剂为模板，将聚酰胺酸与致孔剂混合后，经亚胺化后得到致孔剂/聚酰亚胺复合膜，再用模板脱除剂除去致孔剂制备PI多孔膜的方法。致孔剂可以是金属、金属氧化物、非金属氧化物、氢氧化物、碳酸化合物等。致孔剂还可以是具有高温分解特性或高温挥发特性的物质。通过在热亚胺化过程中致孔剂的分解或挥发得到PI多孔膜。模板法的最大优点是可以通过改变致孔剂粒径控制微孔的结构和尺寸，但有可能因为致孔剂脱除不完全及影响亚胺化程度而导致制备的隔膜力学性能较差。②浸没沉淀法浸没沉淀法是将聚酰胺酸（PAA）前体溶液或可溶性PI溶液刮涂在载体（如玻璃等）上，浸没至非溶剂中，利用聚合物在其溶剂/非溶剂的混合溶液中发生相分离。除去溶剂后，非溶剂所占空间就形成了孔道。通过改变铸膜液配方和工艺条件，可以对多孔膜的孔结构进行简单、有效的调控。③静电纺丝法静电纺丝技术的基本原理是对聚合物溶液施加高压静电，当液体表面的电荷斥力大于其表面张力后，在针嘴处形成泰勒锥。高速喷出的聚合物溶液经过拉伸、变形、劈裂，伴随着溶液的挥发，聚合物溶液射流发生固化，最后沉积在接收器上形成纳米纤维膜。静电纺丝技术具有装置简单、适用物质的种类繁多、可宏观制备等诸多优点，已成为制备PI隔膜的有效途径之一。静电纺丝技术所制备纳米纤维膜具有3D网络结构和高孔隙率，为锂离子在其中的快速迁移提供了丰富的通道。相比于传统无纺布，纳米纤维膜的纤维直径更细（在几纳米到几百纳米之间），孔径更小，有利于缓解电池的自放电现象。此外，研究者们还探索了其它成膜方法，如接枝或共聚不稳定链段法、湿leyucom·乐鱼官方网法抄纸技术和辐照刻蚀法等。④其他方法由于PI隔膜目前难以加工和量产，制备PI多孔膜的常用方法实用性欠佳，因此学者们还探索了其他制备PI多孔膜的方法，如烧结法、辐照刻蚀法、接枝或共聚不稳定链段法等。

三、聚酰亚胺隔膜改性技术研究

采用静电纺丝技术制备的 PI 纳米纤维膜具有高孔隙率和良好的电解液浸润性，然而高孔隙率也会带来隔膜力学性能的降低，给电池的组装和使用带来压力。另一方面，PI 纳米纤维膜的大孔径尺寸也带来了电池的自放电问题。鉴于此， 研究人员对 PI 隔膜，特别是PI纳米纤维膜进行了一系列高性能化改性工作。1、表面涂覆改性法表面涂覆改性是指在基膜表面沉积或涂覆乐鱼体育一层功能层而实现改性的方法。比如采用Al2O3 纳米粒子对PI纳米纤维膜进行涂覆改性。Al2O3 纳米粒子表面含有丰富的极性基团，有利于提高PI纳米纤维膜与电解液之间的亲和性，降低电池的界面阻抗。涂覆改性法可以实现隔膜的功能化改性，但仍存在一些缺点：一方面，涂覆层的引入增加了隔膜质量，降低电池的能量密度；其次，涂覆层会带来一定程度的堵孔效应，增加 Li+ 迁移的阻力；最后，当涂覆层与基体之间的相互作用较弱时，增加了界面间阻力，而且长期使用过程中存在脱落的风险。2、共混改性法共混也是一种简单、有效的高性能化改性方法，只需要在成膜前或过程中引入改性剂。3、凝胶填充法凝胶填充法即在 PI 隔膜内部孔隙中注入凝胶聚合物电解质，来改善 PI隔膜的吸液保液能力。比如通过结合PI无纺布和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）的特性优势，利用AMPS的原位聚合产物PAMPS对PI无纺布进行凝胶填充改性。4、交联改性法采用静电纺丝所制备的纳米纤维膜中，由于纤维与纤维之间不存在相互作用，纳米纤维膜的机械强度较低，难以满足电池组装过程对隔膜的张力要求。为提高纳米纤维膜的机械强度，研究者采用热致微交联、溶致微交联、碱液刻蚀和同轴纺丝等手段制备具有交联结构的PI纳米纤维膜。

四、聚酰亚胺隔膜未来展望

随着电子信息和新能源产业的发展，对锂离子电池尤其是新能源汽车用动力电池的安全性提出了更高的要求。隔膜虽然并不实际参与锂离子电池的能量转化过程，但其仍然成为决定电池性能的关键材料之一.从电化学能量转化的基础原理看，隔膜的电子阻隔作用是化学电源成立的必要条件；而从实际应用层面看，隔膜是防止电池热失控，决定电池安全性能的重要环节。因此对动力锂电池隔膜的耐高温性能要求也相应提高，很多动力锂电池厂家要求隔膜具有150℃的高温热收缩性能。PI隔膜因具有出色的热稳定性和较好的电解液吸液保液性而被视为重点开发的下一代隔膜材料，为动力电池提供更好的安全保障。目前，国内外PI隔膜的研究虽然取得了较多的阶段性成果，但研究成果多停留在实验室研究阶段。同时，相对于现用的聚烯烃隔膜而言其力学性能较差，加工成本较高，批量生产所需设备、工艺还存在较多的问题，因此离产业化生产还有较长的距离。建议相应的科研院所、设备加工企业、隔膜生产企业及隔膜应用企业通过“产、学、研、用”的方式开展合作研究进行攻关，重点在PI隔膜配方及改性机理、配套生产设备及工艺、PI隔膜在锂电池中的应用方面开展研究工作，以缩短PI隔膜开发周期，加快PI隔膜的产业化进程。

来源：高性能膜材料