[發明專利]一種濕法共混鋰離子電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201811295756.8
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109244336B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 程躍;彭錕
• 申請（專利權）人: 上海恩捷新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/411;H01M50/491;H01M10/0525
• 代理公司: 上海遠同律師事務所 31307
• 代理人: 張堅

本發明提供一種濕法共混鋰離子電池隔膜及其制備方法，所述制備方法至少包括：首先將高分子量聚乙烯、具有極性基團的脂肪族高聚物、增容劑以及增塑劑共混形成均相共混物；然后將所述均相共混物依次經過鑄片、縱向拉伸、橫向拉伸、萃取、熱定型以及收卷工藝，得到濕法共混鋰離子電池隔膜。本發明通過原位共混的方法，將具有極性基團的脂肪族高聚物加入到高分子量聚乙烯中，通過增容劑作用使兩種物質在塑化階段形成穩定的均相體系。本發明獲得的隔膜的表面和內部的多孔結構均被大量電解質浸潤，大大提升整體的親電解質性能。另外，本發明的制備工藝簡單，效率高，可適用于大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池隔膜領域，特別是涉及一種濕法共混鋰離子電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池隔膜是鋰離子電池的四大關鍵核心材料之一，在鋰離子電池中，它的作用主要包括兩方面：一、使電池的正、負極材料分隔開來，防止兩極直接接觸而短路；二、隔膜多孔結構能夠保有大量的電解質，保證鋰離子在隔膜內部快速傳導。按照成型方法區分，鋰離子電池隔膜分為濕法、干法隔膜，涉及主要材料為聚乙烯和聚丙烯材質。單組份聚乙烯濕法隔膜因具有強度高、孔隙率大等優點成為鋰離子電池隔膜尤其是動力鋰離子電池的首選。然而單組份濕法聚乙烯隔膜在電池應用中存在一定缺陷，聚乙烯是一種非極性聚合物，與極性的電解質小分子極性相差較大，兩者間相互作用弱，不利于長時間保有大量電解質，在長循環過程中容易產生局部“缺液”，大大影響電池的性能。為了改善聚乙烯膜的保液性能，現有技術中，主要通過陶瓷、聚合物涂敷的方法改變隔膜的表面化學特性，但是陶瓷、聚合物材料易從隔膜表面剝離，隔膜內部化學特性沒有得到根本的改善。

因此，提供一種能同時提升隔膜表面和內部保液性能的鋰離子電池隔膜及其制備方法，是本領域技術人員需要解決的課題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種濕法共混鋰離子電池隔膜及其制備方法，用于解決現有技術中隔膜內部保液性能差的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種濕法共混鋰離子電池隔膜的制備方法，所述制備方法至少包括：

1)將高分子量聚乙烯、具有極性基團的脂肪族高聚物、增容劑以及增塑劑共混形成均相共混物；

2)利用擠出工藝將所述均相共混物擠出后，經過鑄片工藝形成固態厚片；

3)將所述帶固態厚片依次進行縱向拉伸和橫向拉伸，形成薄膜；

4)利用萃取工藝將所述增塑劑從所述薄膜中萃取出來，獲得微孔膜；

5)將所述微孔膜依次經過熱定型、收卷工藝，得到濕法共混鋰離子電池隔膜。

作為本發明濕法共混鋰離子電池隔膜的制備方法的一種可選的方案，所述高分子量聚乙烯占所述均相共混物的質量百分數介于20％-35％之間，所述增塑劑占所述均相共混物的質量百分數介于65％-80％之間，所述具有極性基團的脂肪族高聚物的添加量為高分子量聚乙烯的0.5wt％～10wt％，所述增容劑的添加量為所述具有極性基團的脂肪族高聚物的0.1wt％～1wt％。

作為本發明濕法共混鋰離子電池隔膜的制備方法的一種可選的方案，所述高分子量聚乙烯的數均分子量介于40萬g/mol～150萬g/mol之間，所述具有極性基團的脂肪族高聚物的數均分子量介于40萬g/mol-80萬g/mol之間。

作為本發明濕法共混鋰離子電池隔膜的制備方法的一種可選的方案，所述具有極性基團的脂肪族高聚物包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙烯胺共聚物及乙烯-磺酸乙烯共聚物中的一種或幾種，所述脂肪族高聚物所具有的極性基團包括羥基、羧基、氨基及磺酸基中的一種或幾種。

作為本發明濕法共混鋰離子電池隔膜的制備方法的一種可選的方案，所述增容劑包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、脂肪族羧酸鹽、脂肪族醇及脂肪族胺中的一種或幾種。