聚酰亚胺隔膜制备 ，从原料到生产方法的深度剖析
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。以聚氨酯为致孔剂用原位聚合法制备聚氨酯/聚酰胺酸混合溶液，将聚氨酯/聚酰胺酸铺膜后进行热亚胺化处理，在亚胺化过程中使聚氨酯降解制备具有长条状纳米孔的PI多孔膜。但这种方法很难彻底去除致孔剂，从而造成PI多孔膜质地不均匀。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。
通过改变致孔剂PEG400的添加量对PI多孔膜的孔结构进行了调控，获得了亚微米级别的海绵状孔结构。所制备PI多孔膜表现出优异的热尺寸稳定性：在180℃下加热1h，未出现明显的收缩现象。另外，PI多孔膜具有良好的电解液浸润性，与电解液接触角仅9.3°，远低于商业PP隔膜（64.8°）。
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。
将硅胶晶体过滤后得到沉降有硅离子的膜，将这层膜在1100℃下高温烧结处理后，得到硅离子排列规整的模板，在硅模板间浇注聚酰胺酸溶液，高温亚胺化后得到Si/PI复合膜，用氢氟酸将硅刻蚀后得到PI多孔膜。
将该膜直接用于甲醇燃料电池后发现，通过改变孔的大小可以抑制甲醇的渗透，其质子传导率/甲醇渗透率为1.2×105Scm-3s，比Nafion膜高一个数量级。
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