[發明專利]一種動力鋰電池隔膜的制備方法

無效

• 申請號: 201110396320.X
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102569699A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張凱;何永彬;蔡朝輝;吳耀根;廖凱明
• 申請（專利權）人: 佛山市金輝高科光電材料有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;B29C55/02
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 賀紅星

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種動力鋰電池隔膜的制備方法。

背景技術

電池新材料是發展能源技術、提高能源生產和利用效率的關鍵材料，隨著中國快速發展的經濟對電池新材料需求的增加，中國政府將繼續在政策、資金等方面支持電池新材料的研究與發展。與此同時，日益完善的生產技術和價格優勢將增強我國電池新材料廠商的競爭力，而且電池下游手機、筆記本電腦、數碼相機、攝像機、汽車等產品對新型、高效、環保電池新材料仍然保持強勁的需求，中國電池新材料市場發展空間巨大。

動力鋰離子電池是鋰離子電池的高端產品。它主要應用在如電動自行車、混合動力汽車、全電力動力汽車等高端領域。動力鋰離子電池隔膜是動力鋰離子電池的三大核心元件之一，鋰離子電池對隔膜的性能要求較高，如耐化學腐蝕、吸收與保持電解能力、良好的機械加工性能、隔膜厚度的均勻度、孔徑的均勻度以及孔隙率等等都是其需要考慮的因素。其中，透氣性是隔膜的一個重要指標，透氣性越好則鋰離子透過隔膜的導通性就越好，隔膜的電阻也就越低。

目前，動力鋰電池廣泛使用的隔膜是PP(聚丙烯)/PE(聚乙烯)/PP(聚丙烯)三層隔膜，由于PE層具有較低的閉孔溫度，PP層具有較高的熔破溫度，所以這種隔膜具有較寬的安全溫度窗口，應用于動力電池領域具有一定的優勢。然而，這種三層隔膜在拉伸強度、穿刺強度、孔隙率方面還存在著很大的不足，導致其使用受到一定的限制，例如當鋰電池在受到外力沖擊作用下，隔膜層由于力學強度缺陷很容易破裂而導致電池短路，所以，要適應高端領域鋰電池的發展電池隔膜必須具有較好的力學強度。另外，動力電池由于大功率充放電的需要，其透氣性能要求較好，對孔隙率較高。而目前的多層隔膜由于工藝非常復雜，在孔隙率控制方面存在很大不足，不能滿足鋰電池高端領域的需要。

發明內容

為了克服上述缺陷，滿足更高層次的需要，本發明的目的在于提供一種制備動力鋰電池隔膜的方法，工藝流程簡單、充分有效地利用材料本身的性質，有效提高隔膜的孔隙率及力學強度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種動力鋰電池隔膜的制備方法，其包括以下步驟：

溶解：將超高分子量聚烯烴樹脂用高沸點的小分子量化合物做溶劑，經加熱、攪拌混合成均一溶液；

加助劑：在上述混合均勻的溶液中添加助劑；

擠出、鑄片：用雙螺桿擠出機將所述溶液經由模頭熱擠出，之后在鑄片輥上冷卻鑄成凝膠片材；

拉伸成膜：將厚片預熱后，從縱、橫兩個方向拉伸制成薄膜；

定型：對拉伸后的薄膜用抽提劑洗脫溶劑、助劑，并經干燥、熱定型后，得到聚烯烴樹脂微孔膜，即鋰電池隔膜。

為了保證聚烯烴微孔膜(PE隔膜)具有不同的機械性能，如拉升強度和穿刺強度等，以滿足實際的需要，可以通過調節具有超高分子量的聚烯烴和高沸點的小分子量化合物的比例來實現，優選的，本發明所述的高沸點的小分子量化合物和超高分子量聚烯烴樹脂的用量以質量百分比計分別為67-89.9％，10-30％。

所述超高分子量聚烯烴樹脂聚為丙烯、聚乙烯、聚丁二烯的一種或兩種以上，分子量在1,000,000-5,000,000之間。

所述高沸點的小分子量化合物為壬烷、癸烷等脂肪烷烴類，礦物油類，鄰苯二甲酸酯類，二苯醚類中的一種，沸點在200℃以上。

所述助劑為抗氧劑、消泡劑，助劑用量占高沸點的小分子量化合物和超高分子量聚烯烴樹脂總重量的0.1-3％。

所述熱擠出溫度為160-300℃，鑄片厚度為800-2500um。

所述拉伸成膜步驟中，拉伸總倍率為3-15，拉伸溫度為100-150℃。

所述抽提劑為環己烷、戊烷、己烷、庚烷、鹵代烴和醚類中的一種或兩種以上。

所述熱定型溫度為100-150℃，時間為0-300s。

聚烯烴微孔隔膜的厚度小于10μm時，難以獲得具有足夠機械性能的隔膜，而且閉孔溫度也會向低溫遷移；而隔膜厚度大于25um，則會使隔膜的厚度過大，導致隔膜能量密度降低，本發明聚烯烴微孔隔膜的厚度優選的范圍是10-25μm；優選的隔膜的孔隙率在30-80％，高溫熱收縮率在5％以下。