[發(fā)明專利]一種用于電池隔離的增強(qiáng)膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710306384.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108807786B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李朝暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波昌祺微濾膜科技有限公司;李朝暉
• 主分類號(hào): H01M2/14
• 分類號(hào): H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

一種用于電池隔離的增強(qiáng)膜及其制備方法，其特征在于；采用雙向拉伸后的膨體聚四氟乙烯微孔濾膜，縱向拉伸強(qiáng)度達(dá)到25?30Mpa，橫向拉伸強(qiáng)度達(dá)到20?25Mp，縱向彈性模量達(dá)到70?80Mpa，橫向拉伸強(qiáng)度達(dá)到50?60Mpa，縱向和橫向最大力達(dá)到3?4N。制備步驟：混料?推壓?擠壓?壓延?去除潤(rùn)滑劑?縱向拉伸?熱處理?冷卻定型?橫向拉伸?熱定型?冷卻定型。本發(fā)明通過(guò)多道拉伸、超過(guò)正常熔點(diǎn)的熱處理及冷卻的工藝進(jìn)行制備，工藝合理，制備的膜是排列整齊結(jié)晶型結(jié)構(gòu)膜，結(jié)節(jié)小、拉伸強(qiáng)度大、彈性模量高，抗蠕變性、硬度及尺寸穩(wěn)定性等，縱橫向雙向拉伸強(qiáng)度接近，不僅使電池隔離膜的尺寸穩(wěn)定性更好，機(jī)械性能更高，而且顯著降低電池內(nèi)阻而提高電池性能，降低膜材料用量，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電池隔離的增強(qiáng)膜及其制備方法。

背景技術(shù)

膜技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的二十一世紀(jì)綠色節(jié)能的高新技術(shù)，當(dāng)今世界，全球變暖、能源短缺、水源緊張、環(huán)境污染，其控制與解決的方案無(wú)不與膜技術(shù)密切相關(guān)。

膜是在仿生學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的綠色技術(shù)，它是模仿細(xì)胞膜的功能人工合成的具有選擇性分離特征的化工復(fù)合材料。根據(jù)膜的應(yīng)用，膜可分為反滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜、氣體分離膜、滲透汽化膜、離子交換膜、質(zhì)子交換膜、分子擴(kuò)散膜、電滲析膜、膜反應(yīng)器、膜催化器等。e-PTFE微孔濾膜具有以下性能：耐化學(xué)品、耐熱性、低摩擦系數(shù)、堅(jiān)韌和高超的電絕緣性。除了在制藥、化工、石油、染料、紡織、印染、造紙、電子、食品、飲料、冶金、農(nóng)業(yè)、水處理、空氣凈化、生物技術(shù)與環(huán)保工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用之外，目前在商業(yè)電池隔膜如用于鋰離子電池、燃料電池隔離的增強(qiáng)膜方面也獲得越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。

隔離膜材料性能的好壞直接關(guān)系到電池的性能與壽命，對(duì)電池的運(yùn)行狀況起著決定性的作用。以鋰離子電池隔膜為例，用聚四氟乙烯制成的微濾膜，具有電池隔膜所需的較高孔隙率，較低的電阻，較高的耐刺穿強(qiáng)度，良好的彈性等性能，而且還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在電池應(yīng)用溫度下的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化還原環(huán)境中性能穩(wěn)定，比目前商業(yè)化的聚乙烯、聚丙烯微孔膜性能更優(yōu)良，尤其是其良好的抗氧化還原性能對(duì)提高電池的使用壽命和使用安全性更具優(yōu)越性。這使得聚四氟乙烯微孔膜可以作為替代聚乙烯或聚丙烯隔膜增強(qiáng)的優(yōu)良基膜材料。對(duì)燃料電池隔膜而言，由于全氟磺酸膜的吸水溶脹問(wèn)題導(dǎo)致膜在燃料電池中可能發(fā)生一些失效行為(如蠕動(dòng)行為、干態(tài)和濕態(tài)的轉(zhuǎn)變條件下)，因此如何抑制膜的溶脹性問(wèn)題或者提高膜的機(jī)械強(qiáng)度，是燃料電池用質(zhì)子交換膜的關(guān)鍵技術(shù)之一。以e-PTFE微孔濾膜增強(qiáng)的Nafion/PTFE復(fù)合膜既可改善機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，又可以降低電池內(nèi)阻、提高電池性能并顯著降低成本，是今后電池隔膜的商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展方向。性能合適的e-PTFE膜是增強(qiáng)型電池隔膜的基礎(chǔ)，要求e-PTFE微孔濾膜具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、兩向均衡的彈性模量、化學(xué)穩(wěn)定性、更高的孔隙率和均勻的膜體。

經(jīng)查，現(xiàn)有專利號(hào)為CN201010289759.8的中國(guó)專利《一種鋰電池隔離膜》，其隔離膜是采用單層聚乙烯或單層聚丙烯，或是聚乙烯和聚丙烯的復(fù)合材料，隔離膜的厚度為15～30um，孔隙率為47％～58％，透氣度為60～220S/cc，平均孔徑為0.15～0.25um。

還有專利號(hào)為CN201010613711.8的中國(guó)專利《一種電池隔離膜》，它的厚度為16～35微米、微孔孔徑為0.3～0.65微米、孔隙率為40～50％；所述電池隔離膜是由下列聚合物組合物制得的，該聚合物組合物包括：(a)分子量為1.5×10⁶～7.5×10⁶的超高分子量聚乙烯和密度為0.945g/cm³以上的高密度聚乙烯的混合物，所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比為1∶1～20；(b)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量為100份計(jì)，500～2000重量份的成孔劑；和(c)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量為100份計(jì)，0.5～20份抗氧化劑。