[發明專利]一種制備電池隔膜的方法

有效

• 申請號: 201110106416.8
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102757577A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 林妙云;尤臻;于偉成;羅明俊;劉會權
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J5/18;C08J3/00;C08L23/06;H01M2/16
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技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種制備電池隔膜的方法。

背景技術

隔膜是電池中不可或缺的重要材料之一。在鋰離子電池中，隔膜主要用于鋰離子的傳導，并將電池內部的正負極相互隔開，以防止電池自我放電及兩極短路等問題，起到一定的安全保護作用。隔膜的安全性、滲透性、孔隙度及膜厚度等都對電池性能有著重要的影響。

目前商品化的鋰離子電池隔膜主要是聚烯烴微孔膜，但是由于聚烯烴強度一般，制得的隔膜性能不高，尤其是破膜溫度不夠高、高溫下的穿刺強度不夠強，一般只能應用于手機、相機、筆記本等小型電子產品上，而無法應用于大容量的動力電池領域。

為了滿足動力電池的需求，可通過添加超高分子量聚乙烯來改善隔膜的性能。超高分子量聚乙烯與高密度聚乙烯類似，都是一種線性聚乙烯，但由于超高分子量聚乙烯的重均相對分子質量至少為7.5×10^5?，特別，當超高分子量聚乙烯的重均相對分子質量達到2?×10^6?以上時具有更優良的機械性能，分子量的增大，分子鏈纏繞現象明顯，導致了其在制備隔膜的過程中難以均勻塑化，具體表現在：超高分子量聚乙烯分子鏈規整，結晶度和分子量高，難以均勻溶解，同時，超高分子量聚乙烯的分子鏈極長，鏈與鏈之間存在許多無規則纏繞，導致溶液粘度很高，直接攪拌溶解會出現很嚴重爬桿現象，很難工業化控制，而且會出現沒完全塑化，纏繞在一起的凍膠塊，無法計量。

為了解決超高分子量聚乙烯在制備隔膜的過程中難以均勻塑化的問題，現有技術中公開了一些方法，例如，公開號為CN101020759A的專利中，公開了一種雙螺桿擠出機連續溶解聚乙烯制備鋰離子電池隔膜的方法，該方法是先將超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯和礦物油一同在連續配料加料釜中攪拌混合均勻，再將混合物加入雙螺桿擠出機進行溶解塑化，進而制備得到隔膜，在一定程度上能解決聚乙烯材料與礦物油之間溶解不均勻所造成的隔膜微孔不均勻的問題，但是其效果依然無法達到我們的要求，而且所制得的隔膜在透氣度、熱收縮百分比、刺穿強度及高溫破膜溫度等方面的也無法滿足我們的期望。

發明內容

本發明為解決現有方法制備的隔膜透氣度、熱收縮百分比、刺穿強度及高溫破膜溫度等性能仍然不理想，隔膜制備過程中超高分子量聚乙烯難以均勻塑化的技術問題，提供一種能夠使超高分子量聚乙烯均勻塑化，且所得隔膜透氣度、熱收縮百分比、刺穿強度及高溫破膜溫度等方面性能更為優良的，制備電池隔膜的方法。

本發明提供的制備電池隔膜的方法，包括以下步驟：

（a）將超高分子量聚乙烯與第一溶劑混合，加熱攪拌，抽濾，得到預溶脹后的超高分子量聚乙烯；

（b）將預溶脹后的超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯及第二溶劑，送入雙螺桿擠出機中溶解塑化，得到塑化后的熔體；

（c）對塑化后的熔體進行鑄片，冷卻，拉伸，萃取，熱定型，得到隔膜。

其中，第一溶劑為聚烯烴的良溶劑，第二溶劑為增塑成孔劑。

第一溶劑為聚烯烴的良溶劑，即與聚烯烴具有類似的極性，根據相似相容原理能夠將聚烯烴很好的溶解的溶劑。

本發明的發明人發現，現有技術中通過先將超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯及溶劑先混合均勻后，再送入擠出機中塑化，雖然在一定程度上解決了原料溶解不均勻所造成的隔膜微孔不均勻的問題，但是制得的隔膜在透氣度、熱收縮百分比、刺穿強度及高溫破膜溫度等方面的性能不夠好，發現其原因主要為：將超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯和溶劑直接在雙螺桿擠出機里溶解塑化，在一般的加工溫度和剪切速率下制得的隔膜有很多未塑化粉點，這些未塑化粉點增加了隔膜的缺陷，降低了隔膜的性能，而且超高分子量聚乙烯對剪切較敏感，高溫剪切時容易出現分子鏈斷鏈，不利于高剪切速率和高溫加工，無法得到在透氣度、熱收縮百分比、刺穿強度及高溫破膜溫度等方面性能優良的隔膜。

本發明的發明人意外發現，如果先將超高分子量聚乙烯與一些溶劑混合進行預溶脹處理，再在擠出機里溶解塑化，就能在一般的加工溫度和剪切速率下使超高分子量聚乙烯均勻塑化，而且制得的隔膜在透氣度、熱收縮百分比、刺穿強度及高溫破膜溫度等方面的性能明顯得到提高。