[發明專利]一種鋰離子電池用聚烯烴微孔膜的制備方法及微孔膜

無效

• 申請號: 201310511405.7
• 申請日: 2013-10-27
• 公開（公告）號: CN103522550A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 宋紅芹;韓繼慶;張永生;千昌富
• 申請（專利權）人: 中國樂凱集團有限公司
• 主分類號: B29C69/00
• 分類號: B29C69/00;B29C47/00;B29C55/12;H01M2/16;B29L7/00;B23K23/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;郭紹華

技術領域

本發明涉及高分子微孔膜材料技術領域，特別涉及一種鋰離子電池用聚烯烴微孔膜的制備方法。?

背景技術

隨著鋰離子電池在電動汽車及新能源產業中的逐步推廣，全球對鋰離子電池的需求持續增長。由于聚烯烴微孔膜具有較高的孔隙率、抗撕裂強度、較低的電阻、良好的抗酸堿能力和彈性，因此成為鋰離子電池隔膜的首選。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性。性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。?

目前由濕法工藝制備的聚烯烴微孔膜，被國內外許多鋰電池生產企業所采用。濕法制備聚烯烴微孔膜先鑄成厚片，之后一次性完成拉伸倍率在10倍以上的雙向拉伸；用易揮發物質萃取其中的成孔劑，生成微孔,最后將該膜進行熱定型，或者經過較低倍率的二次橫向拉伸后再進行熱定型，制備出聚烯烴微孔膜。?

但是，按照上述公知技術生產聚烯烴微孔膜，在鑄片后需要將厚片的尺寸一次拉伸到位，拉伸倍率過大，因此從拉伸開始，到隨后的萃取、熱定型過程，設備的幅寬需要持續保持在寬幅狀態。這樣寬幅的薄膜，對拉伸設備、拉伸操作、萃取設備、熱定型設備等方面的要求就會非常高，并因此在制造過程中容易出現諸多問題，從而對隔膜的性能及其均一性造成不良影響。具體表現在以下幾個方面：?

1.鑄片后進行單次大倍率拉伸成膜，容易出現脫夾、撕邊、膜厚度不均，中間薄兩邊厚等現象、并且由于單次大倍率拉伸成膜，造成膜的幅寬過大；膜幅寬過大容易造成拉伸溫度場不穩定，溫控不均勻，直接影響膜厚度及微觀結構的一致性；

2.膜的幅寬過大，容易造成萃取時張力不均勻，造成膜厚度方面一致性差；

3.膜的幅寬過大，熱定型時，入片張力不易控制，溫度場不穩定，容易造成產品性能不均一；

4.膜的幅寬過大，產品在橫向方向上均一性差，導致膜性能統一性差，影響下游電池使用及電池性能；

5.由于大倍率單次拉伸的拉伸倍率受到限制，膜的孔隙率較低，透氣性能較差，機械性能不佳。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的問題，提供一種鋰離子電池用聚烯烴微孔膜的制備方法。?

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種聚烯烴微孔膜。?

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：?

一種鋰離子電池用聚烯烴微孔膜的制備方法，所述制備方法采用兩次雙向拉伸工藝，兩次總拉伸倍率為16～100倍，并按如下步驟進行：

（1）擠出鑄片：將聚烯烴樹脂與成孔劑加入雙螺桿擠出機內，熔融混合成均一的熔體，由模頭連續擠出，并經冷卻輥冷卻鑄成厚片；

（2）第一次雙向拉伸：將上述厚片加熱到聚烯烴樹脂熔點以下進行第一次雙向拉伸，雙向拉伸倍率控制在4～10倍之間，得到含油薄膜；

（3）萃取：用溶劑萃取上述含油薄膜中的成孔劑，得到微孔膜Ａ；

（4）第二次雙向拉伸：將上述微孔膜A預熱后進行第二次雙向拉伸，雙向拉伸倍率控制在4～10倍之間，得到厚度更薄的微孔膜B；

（5）熱定型：將上述微孔膜B進行熱定型處理，得到鋰離子電池用聚烯烴微孔膜。

上述制備方法，所述第一次雙向拉伸時，橫向或縱向的拉伸倍率大于等于2。?

上述制備方法，所述第二次雙向拉伸時，橫向或縱向的拉伸倍率大于等于2。?

一種鋰離子電池用聚烯烴微孔膜，所述微孔膜厚度5～30μm，厚度標準偏差為±1.0μm以內，弧度小于2mm/m，孔隙率為35～65%，透氣度為100～240s/100ml，離子電導率在5.0×10^-4S/cm以上，橫縱向拉伸強度均在120MPa以上，刺穿強度在0.20N/μm以上。?

相對于現有技術，本發明具有以下優點：?

1.將單次大幅拉伸過程分為兩次低幅拉伸完成，有效減少了脫夾、撕邊現象，由于低倍率拉伸，容易控制拉伸溫度場溫度穩定一致，使拉伸、萃取過程穩定可控；

2.第一次低倍率拉伸后，進行萃取和熱定型，由于膜的幅寬較窄，減小了萃取過程中場地和設備的使用，且在橫向上的張力和溫度容易控制，得到的隔膜性能一致性好；

3.將單次大幅拉伸過程分為兩次低幅拉伸完成，擴大了整體拉伸倍率，且增加第二次拉伸有利于增大鋰離子電池隔膜的孔徑、提高隔膜的透過性能和機械性能；

4.采用本發明方法生產聚烯烴微孔膜，能極大滿足濕法生產線在不增加幅寬的情況下提高產能的需要；