[發明專利]一種聚烯烴電池隔膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201110129024.3
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102320133A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 袁新豪;古繼峰
• 申請（專利權）人: 新鄉市中科科技有限公司;新鄉市格瑞恩新能源材料股份有限公司
• 主分類號: B29C69/00
• 分類號: B29C69/00;C08J9/28;C08L23/00;H01M8/02;H01M2/16
• 代理公司: 北京挺立專利事務所 11265
• 代理人: 葉樹明

技術領域

本發明涉及一種聚烯烴電池隔膜及其制備方法，特別是涉及一種具有高透氣性和在各方向上機械強度均勻的聚烯烴電池隔膜及其制備方法。

背景技術

隨著信息、材料和能源技術的進步，鋰離子電池以其高比能量、長循環壽命、無記憶效應、安全可靠以及能快速充放電等優點而成為新型電源技術研究的熱點。隨著鋰離子電池應用范圍的進一步擴大，隔膜材料的需求量將進一步增加。

電池隔膜是指在鋰離子電池正極與負極中間的聚合物隔膜，是鋰離子電池最關鍵的部分，對電池安全性和成本有直接影響。其主要作用為：隔離正、負極并使電池內的電子不能自由穿過；讓電解質液中的離子在正負極間自由通過。其鋰離子傳導能力直接關系到鋰離子電池的整體性能，其隔離正負極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護作用，對電池使用者和設備起到安全保護的作用。

隔膜性能的優劣決定電池的界面結構和內阻，進而影響電池的容量、循環性能、充放電電流密度等關鍵特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能有重要作用。

對隔膜的基本要求是：具有足夠的隔離性和電子絕緣性，能保證正負極的機械隔離和阻止活性物質的遷移；有一定的孔徑，對鋰離子有很好的透過性，保證低電阻和高離子傳導率；由于鋰離子電池采用有機溶劑和非水電解液，因此應具有足夠的化學穩定性和電化學穩定性，有一定的耐濕性和耐腐蝕性；對電解液的浸潤性好，有足夠的吸液保濕能力和離子導電性；具有足夠的力學性能和防震能力，并且厚度盡可能小；自動關斷保護性能好。由于隔膜的力學性能是影響其應用的一個重要因素，如果隔膜破裂，就會發生短路，降低成品率，因此要求隔膜有一定的強度、彈性和耐摩擦性能。

例如日本專利JP-A-2-21559公開了一種電池隔板的制作方法，其選擇分子量不超過300000的聚乙烯和分子量不低于1000000的聚乙烯熱混合，形成凝膠膜，然后除去溶劑，將該凝膠膜進行單軸拉伸，制成孔隙率為80％的隔板。由于只是單軸拉伸，使得隔板只在單一方向上強度較大，且高孔隙率使刺穿強度過低。

日本專利JP-11-369289中，采用同步拉伸的方式對厚片進行相同倍率的雙向拉伸，得到的薄膜經過洗滌提取后，在縱橫兩個方向上強度基本相當，但是這種工藝設備復雜投資大，操作難度較大。

發明內容

為了避免背景技術中的不足之處，本發明提供一種具有高透氣性和在各方向上機械強度均勻的聚烯烴電池隔膜及其制備方法。

本發明采用如下的技術方案：一種聚烯烴電池隔膜的制備方法，所述制備方法由以下步驟組成：

1)將聚烯烴樹脂、添加劑和溶劑在150～280℃溫度下，熔融成均一的熔液，其中，各組分的重量百分比為：

聚烯烴樹脂15～40％，

添加劑1～10％，

余量為溶劑；

2)將所述步驟1得到的熔融液在150～280℃溫度下由模頭擠出，并在冷卻輥上冷卻鑄成厚片，冷卻溫度為-5～30℃；

3)將步驟2得到的厚片先進行縱向拉伸，拉伸溫度為50℃～110℃，縱向拉伸倍率為2～7倍；然后進行第一次橫向拉伸，拉伸溫度為90℃～150℃，第一次橫向拉伸的拉伸倍率為3～9倍；

4)將步驟3拉伸得到的隔膜萃取除溶劑，然后干燥；

5)將步驟4得到的隔膜進行第二次橫向拉伸，拉伸溫度為80℃～130℃，第二次橫拉伸同第一次橫拉伸的比值為：0.35～0.5∶1，拉伸完畢經熱定型得到所述聚烯烴微多孔膜。

本發明的步驟3中，將步驟2得到的厚片進行縱向拉伸，拉伸溫度為50～110℃，拉伸倍率為2～7倍。第一次橫向拉伸溫度為90～150℃，第一次橫向拉伸的拉伸倍率為3～9倍。縱向拉伸倍率過低，薄膜物理性能下降，薄膜不易成孔；縱向拉伸倍率過高，橫向拉伸時破膜幾率增加。同時，橫向拉伸倍率過低，薄膜的厚度不均勻，橫向拉伸倍率過高，薄膜橫向熱收縮率提高，易破膜，所以選擇縱拉伸的拉伸倍率為2～7倍，第一次橫向拉伸的拉伸倍率為3～9倍。在這過程中，縱向拉伸溫度和橫向拉伸溫度均應在樹脂熔點Tm+10℃以下，樹脂熔點Tm，用DSC差示掃描量熱儀測得。