[發明專利]一種自阻燃共擠出單向拉伸微孔隔膜的制備方法及微孔隔膜

有效

• 申請號: 201710895746.7
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107785525B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 徐睿杰;謝嘉宜;雷彩紅
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/417;H01M50/457;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了自阻燃共擠出單向拉伸微孔隔膜的制備方法，包括以下步驟：A)采用3臺擠出流延機分別將聚苯硫醚和聚丙烯或含有聚丙烯共聚物的聚丙烯混合樹脂熔融擠出，經過多層口模流延得到多層復合流延膜；其中，聚苯硫醚位于外層，聚丙烯或含有聚丙烯共聚物的聚丙烯混合樹脂位于中間層；B)將多層復合流延膜在100～150℃熱處理8～20h，得到多層熱處理膜；C)80℃對多層熱處理膜進行第一段拉伸，拉伸倍率為3％～20％；D)130～140℃對多層熱處理膜進行第二段拉伸，拉伸倍率為100％～120％；E)將上述第二段拉伸后得到的微孔膜在140～145℃定型3～4min，再240℃進行熱沖擊定型5～8s得到微孔隔膜。

技術領域

本發明涉及隔離膜生產技術領域，尤其涉及一種自阻燃共擠出單向拉伸微孔隔膜的制備方法及微孔隔膜。

背景技術

隔膜是鋰離子電池的核心部件，大約占整個鋰電池成本的18％-30％，其性能的好壞對鋰電池的整體性能起著至關重要的作用，隨著動力電池的發展，快充技術和電池在大倍率下的循環性能要求日益提高，電池自發熱導致的電池爆炸等危險日益突出，耐高溫、高安全性鋰電池隔膜已成為產業界的急需。

目前，鋰離子電池隔離膜主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等結晶型聚烯烴材料，受限于聚烯烴材料本身的材料性能，隔膜的破膜溫度未超過180℃，高溫下聚烯烴微孔膜膜尺寸穩定性仍不能保持。可以采用多層共擠出或涂覆的方法，提高隔膜的安全性。

例如Celgard公司開發的PP/PE/PP三層復合隔膜，通過提供較大的閉孔溫度和破膜溫度差，在一定程度上能保持電池的安全性，但主要材料仍為聚丙烯和聚乙烯，隔膜的耐熱性并未提高，電池的安全性仍然受限。

涂覆的方法是在聚烯烴隔膜的表面涂覆無機層，利用無機層使芯層的聚烯烴隔膜在高溫下的尺寸穩定性提高，提高隔膜安全性，但無機涂層的厚度僅為2-3微米，高溫下瞬時熱沖擊下安全性仍難以保證。同時無機粉體利用聚合物粘結劑粘結在隔膜表面，在電解液長期浸泡下會導致無機粉體的脫落和游離，對電池安全性的影響尚未明確。

目前，還有采用熔體拉伸方法制造聚烯烴多孔膜的技術，但聚烯烴本身材料特征無法滿足高耐熱性鋰電池隔膜的需要。另有研究表明，使用半結晶耐高溫材料替代現有聚烯烴材料共擠出制備復合隔膜可以從根本上解決耐熱性問題，但由于材料的擠出加工性能較差，目前僅實現了單層擠出，由于不同熔體的層間剪切導致的膜層分離和初始片晶結構的控制，使用半結晶耐高溫材料制備多層微孔隔膜目前尚未見報道。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種自阻燃共擠出單向拉伸微孔隔膜的制備方法及微孔隔膜，制備的微孔隔膜孔徑均勻，耐熱性良好。

本發明提供了一種自阻燃共擠出單向拉伸微孔隔膜的制備方法，包括以下步驟：

A)采用3臺擠出流延機分別將聚苯硫醚和聚丙烯或含有聚丙烯共聚物的聚丙烯混合樹脂熔融擠出，經過多層口模流延得到多層復合流延膜；其中，聚苯硫醚位于外層，聚丙烯或含有聚丙烯共聚物的聚丙烯混合樹脂位于中間層；

B)將多層復合流延膜在100～150℃熱處理8～20h，得到多層熱處理膜；

C)在80℃，對多層熱處理膜進行第一段拉伸，拉伸倍率為3％～20％；

D)在130～140℃，對多層熱處理膜進行第二段拉伸，拉伸倍率為100％～120％；

E)將上述第二段拉伸后得到的微孔膜在140～145℃定型3～4min，然后在240℃進行熱沖擊定型5～8s，得到微孔隔膜。

首先采用3臺擠出流延機分別將聚苯硫醚和聚丙烯或含有聚丙烯共聚物的聚丙烯混合樹脂熔融擠出，經過多層口模流延得到多層復合流延膜，該多層復合流延膜為3層結構，上下兩層為聚苯硫醚，中間層為聚丙烯或含有聚丙烯共聚物的聚丙烯混合樹脂。