[發明專利]一種多層復合脂肪族聚酮微孔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201811094770.1
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109216633B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 謝嘉宜;陳加強;徐睿杰;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;H01M50/414;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明屬于電池的技術領域，尤其涉及一種多層復合脂肪族聚酮微孔膜及其制備方法。本發明公開的一種多層復合脂肪族聚酮微孔膜的制備方法，包括以下步驟：采用三臺擠出流延機分別將脂肪族聚酮和聚丙烯熔融擠出成膜，經過多層口模流延得到多層復合流延膜，其中，脂肪族聚酮位于外層，聚丙烯位于中間層，將所述多層復合流延膜依次經過熱處理、冷拉伸、熱拉伸和熱定型后得到多層復合脂肪族聚酮微孔膜；本發明公開的多層復合脂肪族聚酮微孔膜能有效解決現有技術中的微孔隔離膜具有閉孔溫度較低，高溫熱尺寸穩定性不佳，在電池運行容易又安全隱患的技術缺陷。

技術領域

本發明屬于電池的技術領域，尤其涉及一種多層復合脂肪族聚酮微孔膜及其制備方法。

背景技術

聚烯烴微孔膜作為隔離膜廣泛應用于鋰離子電池，隔離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，也是制約鋰電池發展的關鍵技術之一。隨著電子產品的發展和應用領域的擴大，人們對鋰電池性能的要求也越來越高。為了滿足鋰電池的發展要求，隔離膜應具有較高的力學強度、優異的熱穩定性、較好的微孔分布及較低的制造成本等。

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，但是這兩種聚烯烴隔膜都存在缺點和不足，聚丙烯和聚乙烯由于熔點較低，高溫下微孔膜尺寸穩定性不能保持，在高溫下不能保持形狀，正極和負極直接接觸，電池發生短路，會處于危險狀態，因此現有的聚丙烯和聚乙烯隔離膜具有較大的潛在安全隱患。

熱致相分離法(濕法)是制備聚烯烴微孔膜是常用方法之一。將聚烯烴樹脂和長鏈烷烴溶劑混合成均一溶液在模頭擠出，后經拉伸成薄膜再抽提溶劑干燥得到微孔膜。如專利CN201210105083.1、CN102152514A、都提及用該法制備聚烯烴微孔膜。其中專利CN201210105083.1中提及用聚乙烯材料、環烷烴、白油和液體石蠟中等幾種的混合物作為稀釋劑混合擠出，經預抽提，拉伸、抽提稀釋劑、定形、退火制備鋰電池隔離膜。其中，專利CN102152514A提及到用20wt％的高密度聚乙烯和80wt％的液體石蠟作為芯層擠出，40wt％的聚丙烯和60wt％的混合油(混合油為石蠟油、十一烷和苯甲酸甲酯的混合物)作為表層擠出，共擠出得到薄片，拉伸后用二氯甲烷清洗，干燥后可得到透氣值450s/100cc的多層復合微孔膜。然而，以上制備隔離膜的過程復雜且都使用大量有機溶劑，其制備成本較高，不符合環保的理念。

熔融拉伸法(干法)制備聚烯烴微孔膜，不需使用有機溶劑可制備得到聚烯烴微孔膜。CN201310671834.0將聚烯烴樹脂與輔助添加劑共混擠出擠出的鑄片，經退火處理、拉伸后制備具有微孔結構的隔膜。專利CN102956859A采用一步熱拉制備聚烯烴微孔膜，用高密度聚乙烯和聚丙烯樹脂通過三層共擠出，流延和熔體拉伸得到三層聚烯烴基膜，將所得基膜在130℃下拉伸100％得到三層聚烯烴復合微孔膜。但是受限于聚烯烴材料本身熔點低的緣故，以上專利得到隔離膜的閉孔溫度較低，高溫熱尺寸穩定性不佳，在電池運行過程更容易增加安全隱患。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供了一種步驟簡單、無污染的制備閉孔溫度高，高孔隙率、高破膜溫度，高熱尺寸穩定性的微孔隔離膜的制備方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種多層復合脂肪族聚酮微孔膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、采用三臺擠出流延機分別將脂肪族聚酮和聚丙烯熔融擠出成膜，經過多層口模流延得到多層復合流延膜，其中，脂肪族聚酮位于外層，聚丙烯位于中間層；

步驟2、將所述多層復合流延膜在進行熱處理，得到多層復合熱處理膜；

步驟3、將所述多層復合熱處理膜進行冷拉伸，得到具有初始孔核的多層復合冷拉伸膜；

步驟4、將所述多層復合冷拉伸膜進行熱拉伸，得到多層復合微孔膜；