[發(fā)明專利]一種聚烯烴鋰離子電池隔膜制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN103618055A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙智華;李敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門聚微材料科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;H01M2/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，尤其涉及一種聚烯烴鋰離子電池隔膜的制備方法。

背景技術(shù)

鋰電池主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜及外殼等構(gòu)成。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。鋰電池隔膜常采用聚丙烯（PP）多孔膜，聚乙烯（PE）多孔膜或聚丙烯（PP）/聚乙烯（PE）/聚丙烯（PP）三層復(fù)合膜。隔膜在鋰電池中的作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來(lái)，防止兩極接觸而短路，起到建立電壓的作用，同時(shí)具有能使電解質(zhì)離子從隔膜順利穿過(guò)的功能。目前常用的鋰電池隔膜厚度在5-40μm，微孔的平均孔徑在50-200nm，孔隙率范圍一般是30-70%，鋰電池隔膜的熱穩(wěn)定性、滲透性、厚度、平均孔徑和孔隙率等都對(duì)電池性能有著重要的影響。隔膜的孔隙狀況決定了鋰電池的質(zhì)量和使用壽命，如何制造出孔徑大小均勻，孔的分布均勻的隔膜是隔膜制造的難點(diǎn)。

目前，鋰離子隔膜生產(chǎn)主要采用的方法有：①熔紡拉伸法（干法）：其中雙向拉伸，是將塑料薄膜加熱到一定溫度，利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異，在拉伸過(guò)程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔，采用物理方法進(jìn)行雙向拉伸，使分子鏈產(chǎn)生較大空隙。此方法微孔的密度和孔徑較難控制，微孔均勻度及隔膜厚度均勻性較差；②熱致相分離法（濕法）：在高溫下將聚合物溶于高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性的溶劑中形成均相液，然后降溫冷卻，導(dǎo)致溶液產(chǎn)生液-固相分離或液-液相分離，再選用揮發(fā)性試劑將高沸點(diǎn)溶劑萃取出來(lái)，經(jīng)過(guò)干燥獲得一定形狀結(jié)構(gòu)的高分子微孔膜，此法工藝復(fù)雜能耗大，只能生產(chǎn)較薄的隔膜；由于生產(chǎn)過(guò)程中需要用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，帶來(lái)一定的環(huán)保問(wèn)題和生產(chǎn)安全性問(wèn)題。由于鋰電池領(lǐng)域的快速發(fā)展，要適應(yīng)高端領(lǐng)域鋰電池的發(fā)展，電池隔膜必須具有較好的力學(xué)強(qiáng)度；另外，動(dòng)力電池由于大功率充放電的需要，其透氣性能要求較好，對(duì)孔隙率的要求也比較高。而目前的多層隔膜由于工藝非常復(fù)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(lǐng)域的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為了克服目前鋰電池隔膜工藝中的缺陷，提供一種聚烯烴鋰離子電池隔膜制備方法，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、容易控制，根據(jù)該工藝制備的隔膜性能穩(wěn)定、一致性相對(duì)較好，具有較低的熱收縮率，較強(qiáng)的力學(xué)性能和均勻的孔徑分布。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種聚烯烴鋰離子電池隔膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）???制作母粒：將平均分子量在20萬(wàn)以上的聚丙烯、分子量為600萬(wàn)以上的超高分子量聚丙烯和成核劑混合之后，利用雙螺桿造粒機(jī)造粒，制作母粒；

（2）???熔融塑化：根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，在制作好的母粒中添加抗熱氧老化劑或開口劑或潤(rùn)滑劑或耐撕裂劑或抗靜電劑，混合均勻后經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化；

（3）???擠出、鑄片：經(jīng)過(guò)熔融塑化后的混合物由模頭流延到流延機(jī)的鑄片輥上冷卻鑄成膜；

（4）???時(shí)效處理：將所述的基膜進(jìn)行熱處理；

（5）???拉伸：經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后的基膜通過(guò)拉伸設(shè)備對(duì)基膜進(jìn)行單向拉伸，將基膜拉伸成隔膜；

（6）???最后對(duì)隔膜進(jìn)行冷卻、收卷得到產(chǎn)品。

進(jìn)一步，所述所述步驟（1）中超高分子量聚丙烯的添加量為5%-40%；所述成核劑優(yōu)選β成核劑，添加量為0.3%-10%；所述平均分子量在20萬(wàn)以上的聚丙烯原料為熔融指數(shù)為0.8-3g/10min的聚丙烯；所述母粒加工的溫度為210℃-270℃。

進(jìn)一步，所述步驟（2）中擠出的溫度為150℃-300℃。

進(jìn)一步，所述步驟（3）中流延機(jī)的鑄片輥的溫度為70℃-110℃。

進(jìn)一步，所述步驟（4）中時(shí)效處理的溫度為90℃-150℃，時(shí)間為0.5-8h。

進(jìn)一步，所述步驟（5）中拉伸倍率為0.8-3.5，所述拉伸的速度為3-5m/min。

進(jìn)一步，所述步驟（5）的拉伸過(guò)程包括預(yù)熱階段、拉伸階段、定型階段和冷卻階段。

進(jìn)一步，所述預(yù)熱階段的溫度為30℃-100℃；所述拉伸階段的溫度為110℃-150℃；所述定型階段的溫度為110℃-160℃。

更進(jìn)一步，所述隔膜的厚度為16-40μm，孔隙率為30%-50%。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：利用本發(fā)明制得的隔膜性能穩(wěn)定，具有較低的熱收縮率,90℃時(shí)隔膜熱收縮率＜2%；具有較強(qiáng)的力學(xué)性能、均勻的孔徑分布、隔膜平整度好，不會(huì)出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象；用于鋰電池中具有較強(qiáng)的機(jī)械性能，離子導(dǎo)通性及熱穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。