[發明專利]一種高安全性的多層鋰電池隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 201510366657.4
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105047843B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 朱俊;植志飛
• 申請（專利權）人: 深圳市星源材質科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 廣東卓建律師事務所44305
• 代理人: 王今剛

技術領域

本發明涉及微孔膜領域，特別是涉及一種聚烯烴材料微孔膜的制備方法，以及由這種方法制備的聚烯烴微孔膜的應用。

背景技術

近年來，聚烯烴微孔膜被廣泛的應用于電池隔膜、過濾分離膜、醫用膜等領域。在應用過程中，低成本高效率，且制備孔分布及孔徑大小均勻的產品是一大技術難點。尤其在電池隔膜領域的應用，孔的均勻分布，孔徑大小一致是電池優越性能的一大保障。同時，伴隨人們對清潔能源的需求，對環境的保護意識的提高，電力汽車行業也迎來了高速發展的時期。從而使得高安全性，高放電倍率的儲能電池應運而生，受到越來越多的技術工作者及企業家的關注。

通過不同功能層制備多層復合型微孔膜，進而得到安全性高的微孔隔膜，此類技術已多見報道。中國專利CN101779311A公開一種多層微孔膜的制備方法，將高耐熱材料經涂覆的方式于聚烯烴微孔膜進行復合，達到提高微孔膜的安全性的目的，然而此種方法工藝流程繁瑣，工序繁多，成本高，效率低，其過程廢料對環境污染大。

發明內容

本發明采用多層共擠再進行單向拉伸的方法制備微孔膜。此方法設備工藝技術完善，通過多層共擠的方式將添加無機填料或者其他成孔填料的功能層與聚烯烴微孔膜進行復合鑄片，一次成型多層復合微孔膜前驅體。此后，復合膜前驅體經熱處理，多層復合，單向拉伸得到高性能微孔膜。通過此方法得到的微孔膜孔徑分布均勻，生產效率高，無污染，成本低，利于大規模生產。此外該方法孔徑大小及分布易于調整。

本發明的目的在于提供一種多層復合型高性能微孔膜的制備方法，通過該方法制備的微孔膜具備兩層高強度、高熔點的功能層，用于提高電池使用過程中的安全性能。

本發明的上述目的可以通過如下技術方案得以實現：

a、鑄片：將成孔添料與功能層樹脂混合為功能層樹脂A，其中成孔添料占重量比為20％～80％，再與聚烯烴樹脂B進行三層共擠，其中A:B:A三層擠出厚度比例為10:80:10～20:60:20，功能層樹脂A為兩個表層，聚烯烴樹脂B為中間層，經該步驟制備前驅體膜；

b、熱處理：將步驟a中的前驅體膜經過80～150℃溫度，2～14小時進行熱處理，得到熱處理膜；

c、復合：將步驟b中制備的熱處理膜，在0～150℃復合溫度下進行再復合；

d、拉伸：將步驟c中復合的熱處理膜，在25～150℃拉伸溫度、及拉伸比例1～3倍下進行拉伸成孔，得到最終的微孔膜。

所述步驟a中的成孔添料包括：成孔添料選自金屬或半導體元素中的至少一種的氧化物、氫氧化物、硫化物、氮化物、碳化物或其混合物。其中，金屬元素如Ca、Al、Si、Mg、Zn或Ba等，半導體元素如硅、鍺、硼、硒、碲或碳等。

所述步驟a中的功能層樹脂包括：聚乙烯，聚丙烯，聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯、聚甲基戊烯(PMP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酯、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲醛(PMO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧乙烯(PEO)、或纖維素，或其兩種以上混合物。

所述步驟a中的聚烯烴樹脂優選為聚丙烯或聚乙烯。

所述步驟a中的成孔添料與功能層樹脂混合，其中，成孔添料優選重量占比為30％～70％。

所述步驟a中的功能層與聚烯烴樹脂層的擠出厚度比例為：功能層與聚烯烴層組合為A-B-A三層結構，A:B:A的擠出優選厚度比例為15:70:15～20:60:20。

所述步驟b中的熱處理溫度優選為100～120℃，處理時間5～10小時。

所述步驟c中的復合層數可優選為2～6層，復合溫度優選為80～120℃。

所述步驟d中的拉伸層數可優選為2～24層，拉伸溫度優選80～120℃，拉伸比例1.5～2倍。

有益效果描述：通過此方法得到的微孔膜孔徑分布均勻，生產效率高，無污染，成本低，設備投入成本低，利于大規模生產。此外該方法孔徑大小及分布易于調整，通過改變成孔填料比例及拉伸倍率，可便捷的改變微孔膜的孔隙率，從而改變孔的分布狀況及孔徑大小。本發明在過程中引入復合工序的概念，可實現多層次的同步拉伸，大幅增加生產效率。

附圖說明

圖1三層隔膜結構圖

1和3為樹脂與成孔添料混合制備的功能層；2為聚烯烴微孔層；4為功能層上的微孔結構及分布；5為聚烯烴微孔層上的微孔結構及分布

圖2對比樣品的孔徑分布示意圖

具體實施方式