[發明專利]一種鋰離子電池用聚烯烴多層多孔隔膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201010605034.5
• 申請日: 2010-12-25
• 公開（公告）號: CN102064299A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 王松釗;吳耀根;蔡朝輝
• 申請（專利權）人: 佛山塑料集團股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/18;B32B27/32
• 代理公司: 廣州致信偉盛知識產權代理有限公司 44253
• 代理人: 郭曉桂;李東來

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用的聚烯烴多層多孔隔膜及其制備方法。?

背景技術

隨著1991年索尼公司推出第一款商業化的鋰離子電池至今，可充電電池在世界上已經取得了長足的發展。由于其能量密度高、壽命長、電壓高、可循環充電等優點，使得鋰離子電池的應用領域不斷拓寬。近年來隨著國際社會對全球變暖的日益重視，以及哥本哈根會議對各國溫室氣體的減排要求，使得新能源動力電池板塊迎來了前所未有的發展機遇，未來市場前景非常明朗。鋰離子電池隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，起著隔離電池正負極的作用，鋰離子電池隔膜的性能對電池的升級換代影響至關重要。

目前國內生產的鋰離子電池隔膜按材料可分為聚乙烯鋰離子電池隔膜和聚丙烯鋰離子電池隔膜。聚乙烯鋰離子電池隔膜具有較低的閉孔溫度，有利于電路的保護，但其破膜溫度也較低，對電池的安全不利。相反，聚丙烯隔膜具有較高的破膜溫度，但同時其閉孔溫度也較高，不利于電路的保護。通常，當電池在過充或者短路的情況時，電池內部熱量急劇上升，當達到一定溫度時隔膜微孔關閉阻止電流通過，電池停止工作。但是，這時隔膜如果沒有足夠的耐熱性能，閉孔后的隔膜溫度繼續上升，達到一個更高的溫度范圍，隔膜進一步熔化，即發生隔膜破裂，正負電極就會直接接觸而發生爆炸。所以，破膜溫度與閉孔溫度要有一定的差值，這個差值越大，越有利于隔膜在電池中的使用。所以，我們希望隔膜具有較低閉孔溫度的同時又具有較高的破膜溫度。

公開號為CN1897329A中國專利文獻介紹了一種由聚丙烯和聚乙烯構成的多層多孔薄膜，這種薄膜由濕法生產工藝制備，即具有了聚乙烯較低的閉孔溫度，又兼具了聚丙烯較高的破膜溫度。但是，這種隔膜的破膜溫度仍然難以應用于動力電池領域，而且這種隔膜的120℃熱收縮率也較大，不利于實際的應用。

發明內容

本發明旨在提供一種在保持較低閉孔溫度的同時，具有更高的破膜溫度，而且具有較小的熱收縮率，能夠適合用于動力電池隔膜的鋰離子電池用多層多孔隔膜，以及制備該種薄膜的方法。

本發明所述的鋰離子電池用的聚烯烴多層多孔隔膜，由聚乙烯層、聚丙烯層相互交疊而成，其隔膜的各層材料中均勻的分散有納米級的耐熱性無機材料。

本發明的鋰離子電池用聚烯烴多層多孔隔膜的制備方法，包括以下步驟：

a、首先通過表面活性劑對納米級的無機材料進行偶聯改性；

b、隨后將改性過的納米級無機材料0.1-2.5%與高沸點稀釋劑97.5-99.9%混合，使納米無機材料在高沸點稀釋劑中分散均勻，制成含改性無機材料的高沸點稀釋劑；

c、將聚丙烯10-45％，含改性無機材料的高沸點稀釋劑54-89％，其他助劑指0.1-1%，通過雙螺桿擠出機熔融共混，制成聚合物溶液；將聚乙烯10-45％，含改性無機材料的高沸點稀釋劑54-89％，其他助劑指0.1-1%，通過雙螺桿擠出機熔融共混，制成聚合物溶液；然后，將各聚合物溶液通過多層模頭匯合到一起從同一模口擠出，擠出溫度為190-280℃；再由鑄片裝置冷卻后，冷卻溫度為10-50℃，由收卷裝置收卷，制得400μm-2000μm厚度的膜片；?

d、用雙向拉伸機對膜片進行雙向拉伸，橫向拉伸倍數3-8倍，縱向拉伸倍數3-8倍，拉伸溫度130－180℃；拉伸后使用萃取劑在室溫下萃取除去膜片中的高沸點稀釋劑；之后在120-160℃下熱定型，得到聚丙烯鋰離子電池隔膜。

步驟c中擠出溫度范圍是190-280℃，其中，以230℃最佳，效果最好；擠出膜片厚度應控制在400um-2000um，其中首選800um；熱定型時間20-200s，以30秒最佳。

步驟d中拉伸速度取5-30mm/s，其中以20mm/s為佳。

本發明的聚烯烴多層多孔隔膜，其由聚乙烯層和聚丙烯層符合而成，由于聚乙烯層具有較低的閉孔溫度，耐熱性樹脂層又具有較高的破膜溫度，應此上述多孔多層復合隔膜，同時具有較低的閉孔溫度和較高的破膜溫度，具有很好的安全性，是一種理想的鋰離子電池用多孔薄膜。同時，各層材料中經改性的納米級耐熱性無機材料的加入，改善了材料的熱收縮率；而且，在隔膜受熱時候，這些納米級的耐熱性無機材料還可起到骨架作用，亦可進一步提高破膜溫度。使隔膜具有更加優良的安全性能，使隔膜能夠更好的適用于動力電池領域。此外，隔膜采取的是熱致相分離的方法，制造工藝比較簡單，便于掌握；產品可流水化作業，十分有利于產品的連續化生產。

具體的實施例如下：

實施例1