[發(fā)明專利]鋰離子電池隔膜用聚乙烯組合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310301351.1
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN104292574A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 左勝武;徐振明;邱敦瑞;傅勇;張寶強;柯卓;尚小杰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化揚子石油化工有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K5/01;C08K5/098;B29C47/92;H01M2/16
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 游富英

技術領域

本發(fā)明屬于有機高分子化合物技術領域，具體涉及一種鋰離子電池隔膜用聚乙烯組合物及其制備方法，該聚乙烯組合物尤其適用于濕法生產(chǎn)鋰離子電池隔膜。

背景技術

鋰離子二次電池是在鋰蓄電池研究基礎上發(fā)展起來的一種新型蓄電池，1990年由日本SONY公司率先研制成功并實現(xiàn)商品化。鋰離子電池隔膜是一種多微孔薄膜，起著阻隔電池正負極，防止出現(xiàn)短路，但允許離子通過，從而完成在電化學充放電過程中鋰離子在正負極之間的快速傳輸，隔膜還可以在電池過熱時，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導，保證電池使用安全性。

鋰離子電池隔膜的制備工藝可以廣義地分為干法和濕法兩種。其中，濕法又稱相分離法或熱致相分離法，濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將液態(tài)烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進行相分離，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點溫度，進行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時間，用易揮發(fā)物質洗脫殘留的溶劑，可制備出相互貫通的微孔膜材料，此方法適用的材料范圍廣。濕法鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝流程一般采取同步雙向拉伸工藝。工藝流程大致包括：投料配料、擠出塑化、過濾計量、鑄片冷卻、雙向拉伸、牽引切邊測厚、后處理、收卷檢驗、分切打包。采用該法的公司有日本的旭化成、東燃、日東以及美國的Entek等。用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜孔徑范圍處于相微觀界面的尺寸數(shù)量級，比較小而均勻，雙向的拉伸比均可達到5~7，因而隔膜性能呈現(xiàn)各向同性，橫向拉伸強度高，產(chǎn)品可以做得更薄，使電池能量密度更高。近年來隨著鋰離子二次電池越做越精巧，對隔膜的厚度和性能要求也越來越高，特別是由于電池中的隔膜直接接觸有硬表面的正極和負極，而且當電池內部形成枝晶時，隔膜厚度過薄則易被穿破而引起電池微短路，因此聚乙烯隔膜的發(fā)展趨勢是要求盡可能薄且隔膜的抗穿刺強度盡量高。

目前專利報道中關于濕法成型鋰離子電池隔膜工藝和方法的較多。專利ZL?200580015339.8公布了一種適用于鋰離子電池的改進的隔膜系統(tǒng)，其采用85wt%~95wt%之間的平均分子量不低于1×10⁶的UHMW聚乙烯和5wt%~15wt%的平均粒徑在0.001μm和1μm之間的TiO₂微粒填料制得的電池隔膜。但該專利并沒有涉及所用原料聚乙烯結構及其制備方法。

專利CN?101914259B公開了一種用于制備鋰離子電池隔膜的專用料及其制備方法，其按重量分數(shù)計，由62.5~86份的聚乙烯、0.5~1.5份的二叔丁基過氧化物、3~5份的抗氧劑組成。其中所用聚乙烯樹脂為熔融指數(shù)介于10~20g/10min的高密度聚乙烯。

中國專利CN?102064300A公開了一種在聚乙烯微孔膜單面或雙面覆蓋有含耐熱性樹脂和無機不到點絕緣粒子的耐熱性涂層的鋰離子二次電池用多孔復合隔膜及其制備方法。其所用的聚乙烯樹脂為超高分子量聚乙烯樹脂和高密度聚乙烯樹脂的混合物，其中超高分子量聚乙烯的用量占高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯總重量的10~90%。但該專利并為對所述的超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯進行詳細的定義。

中國專利申請CN?102136557A公布了一種鋰離子電池隔膜及其制備方法，將超高分子量聚乙烯、礦物油和成孔劑混合，形成均勻的混合物，并通過連續(xù)熱致相分離方法和雙向拉伸工藝制得所述的鋰離子電池隔膜。所用的聚乙烯為分子量為500萬的超高分子量聚乙烯。但其并沒有說明所用的超高分子量的分子量測試方法以及原料的其它任何指標。

作為濕法鋰離子電池隔膜的主體材料—聚乙烯的結構和性能直接影響著微孔膜的成型性及性能，但是目前的主要工作仍然集中在隔膜的成型方法和工藝方面，針對微孔膜所用聚乙烯原料的研究和開發(fā)較為鮮見。隨著鋰離子電池應用的發(fā)展，對更薄和具有更高力學性能的鋰離子電池隔膜需求在增長，因此本領域目前的現(xiàn)狀是，希望能夠提供這樣一種聚乙烯原料，可以更好地適用于濕法鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)，并且有效地保證隔膜的成型性和提升隔膜的力學性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙烯組合物、由其制備的鋰離子電池隔膜具有孔徑分布均勻、孔隙率高的特點，并具有優(yōu)異的拉伸強度和抗穿刺強度。

本發(fā)明的具體技術方案如下：

一種鋰離子電池隔膜用聚乙烯組合物，由聚乙烯粉末A、聚乙烯粉末B、礦物油和硬脂酸鋁共混而成；

所述聚乙烯粉末A的粘均分子量為100~500萬；