[發明專利]一種鋰離子電池隔膜及其生產工藝

有效

• 申請號: 201410021244.8
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103762327A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 李鴻利
• 申請（專利權）人: 蘇州鼎機新能源材料科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及鋰離子電池，具體涉及一種鋰離子電池隔膜及其生產工藝。

背景技術

在鋰離子電池結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響到電池的容量、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作用。

鋰離子電池隔膜的生產工藝分為干法和濕法兩種，目前國內主要是干法為主，采用的是異步結晶拉伸法，主要的問題是產品性能較差，且批次穩定性差，合格率低，一般為30-40%，質量與價格均與國外生產出的干法隔膜相差甚遠。國內也有少量采用濕法工藝生產電池隔膜的，設備都靠國外進口，投資昂貴，至少1.4-1.6億，國內的濕法工藝多采用異步拉伸法，而且由于工藝本身固有的一些缺陷，產品質量差，合格率也只有30-40%，性價比極低，存在很大的浪費。

鑒于此，迫切需要一種質量好、性能穩定、投資低、合格率高的電池隔膜生產工藝，以改善國外市場壟斷的現狀。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種透氣度、空孔率、拉伸強度、針刺強度、厚度均一性、收縮率及閉孔溫度各性能均優異的鋰離子電池隔膜及其生產工藝。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種鋰離子電池隔膜，由聚乙烯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚及烷烴基石蠟油經高速攪拌混合后再經過擠出、冷卻成型、雙向同步拉伸、萃取、熱處理、橫向定型、卷曲、分切制成；隔膜厚度為7-20μm，厚度均勻性波動在+0.5μm以內；空孔率為30%-50%，透氣度為150-450sec/100ml；針刺強度1.0：250gf-700gf；橫向拉伸強度大于120MPa，縱向拉伸強度大于110MPa，90℃縱向收縮率≤2%，90℃橫向收縮率≤0.5%，閉孔溫度為128-135℃。

前述聚乙烯的重均分子量為（0.5-8.0）×10⁶。

前述聚乙烯的重量份為50-200，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的重量份為3-6，烷烴基石蠟油的重量份為300-500。

本發明還公開了一種鋰離子電池隔膜的生產工藝，包括如下步驟：

S1、將聚乙烯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、烷烴基石蠟油在500-800rpm的轉速下高速攪拌混合，所述聚乙烯的重均分子量為（0.5-8.0）×10⁶，得到混合物；

S2、將步驟S1得到的混合物精確定量輸送到擠出機中，擠出機的溫度為180-220℃，螺桿的轉速為100-160rpm，進行熔融混煉；然后，使熔融混煉物通過T模頭擠出，控制擠出溫度為180-220℃、擠出速度為1.8-3米/分鐘，并擠出到冷卻輥進行冷卻至70℃；

S3、采用雙向同步拉伸機對步驟S2得到的冷卻后的擠出物進行雙向同時拉伸，橫向的拉伸倍率為5-8倍，縱向的拉伸倍率為5-10倍，拉伸溫度為110-120℃，拉伸速度為10-30米/分鐘，得到拉伸后的初膜，所謂橫向是指與雙向同步拉伸機的走料方向相垂直的方向；

S4、將步驟S3得到的拉伸后的初膜浸漬于二氯甲烷中，二氯甲烷濃度為99.9%以上，以萃取去除初膜上的石蠟油，然后進行50-110℃干燥；

S5、將步驟S4得到的去除了石蠟油的初膜導入熱處理機中，溫度為125-134℃，并在該條件下處理2-4分鐘，然后冷卻至室溫，得到鋰離子電池隔膜產品；

S6、橫向定型：將步驟S5得到的電池隔膜產品橫向拉伸0.1%-0.5%，然后撤除拉伸力；

S7：收卷分切：該步驟在低張力0.02-0.05N/mm下進行。

前述步驟S2中，控制冷卻輥的表面溫度為10-50攝氏度，使擠出物以20-50℃/分鐘的速度冷卻至40-70℃。

前述步驟S4中，二氯甲烷置于溶液槽中，在溶液槽的頂部和底部交錯設有若干個主動型傳動輥，初膜在傳動輥上的傳送速度為10-30m/min，浸漬2-4min，二氯甲烷濃度在99.8%以上。

前述聚乙烯為50-200重量份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚為3-6重量份，烷烴基石蠟油為300-500重量份。