[發明專利]一種多層聚丙烯微孔膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010786045.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111883724B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 顏鴻彬;田如輝;楊雪梅;陳秀峰
• 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: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/417;H01M50/457;H01M50/494;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

本申請提供了一種多層聚丙烯微孔膜及其制備方法和應用，包括：S1將聚丙烯原料熔融，經多層共擠出模頭形成多層熔體，多層熔體在作用力下結晶，得到多層聚丙烯微孔膜前體；S2對多層聚丙烯微孔膜前體進行后處理，得到多層聚丙烯微孔膜；其中，在步驟S1中，熔體牽引比與剪切速率滿足如下關系：0.0004＜ε/η≤0.16。本申請的工藝參數控制易實現，只需要在傳統的工藝設備模頭出口上形成有效控制即可獲得產品一致性和綜合性能優異的產品，得到的多層聚丙烯微孔膜相比傳統干法單層隔膜，在機械強度、耐電壓等安全性能相關的物性指標上有10％～30％的提升，顯著提升了隔膜產品整體的穩定性、電池循環性能穩定，可以用作鋰電子電池的隔膜。

技術領域

本申請涉及微孔膜領域，具體而言，涉及一種多層聚丙烯微孔膜及其制備方法和應用。

背景技術

受利于新能源的高速發展，鋰離子電池作為目前可規模化生產應用的新能源被廣泛應用于新能源汽車、儲能電站、電動工具、軍工等行業，鋰離子電池隔膜作為鋰離子電池的四大主材之一，經過幾十年的發展，已經十分成熟，全球產能規模已經超過50億平方米。

但隨著鋰離子電池能量密度提升的需求，隔膜厚度要求越來越薄，從32微米到25微米、20微米，再到目前普遍應用的16微米和12微米，隨著厚度的減薄，隔膜的機械強度，特別是穿刺強度、耐擊穿電壓等性能都有很大程度的削弱，對鋰離子電池的安全構成了很大的風險。

同時，隨著鋰離子電池隔膜薄化的需求，單層聚丙型隔膜產品無法滿足薄型化高密度能量電池的使用需求。傳統的干法多層復合隔膜通過擠出單層基材、后多層復合、再進行拉伸，生產效率低、成本高。基于上述原因，目前現有技術中大多采用熔融共擠出的工藝制備多層聚丙烯隔膜，為了獲得綜合性能更好的產品，一般采用特性相異的兩種或以上聚烯烴進行共擠出成型。但是，當采用特性相異的聚烯烴材料時，容易出現薄膜厚度不均一的現象，同時，還會因為產品層間剝離強度低，導致脫層，產生氣泡形成鼓包，影響電池循環性能，限制了制備產品的商業化。

現有技術專利CN101536221B公開了一種共擠出的多層電池隔板，公開的最低剪切速率為4/秒，每層流量為8.2-45.4千克/小時的工藝時，產品有由0.80微米的標準偏差限定的均勻厚度。該現有技術雖然有公開通過工藝形式的改進來產品厚度一致，但是得到的產品本身的熱收縮率、拉伸強度、穿刺強度等機械性能較差，制約了產品在長期使用過程中的熱穩定性。

發明內容

針對目前現有技術中存在的問題，本申請的目的在于提供一種多層聚丙烯微孔膜的制備方法，以改善采用共擠出方式成型多層微孔膜過程中存在的厚度不均一、層間剝離強度低、機械性能差的問題。

本申請的另一目的在于提供一種多層聚丙烯微孔膜，其具有厚度均一且機械強度、電性能優異的特點。

本申請的另一目的在于提供一種鋰離子電池隔膜，包括上述方法制備得到的多層聚丙烯微孔膜或上述多層聚丙烯微孔膜。

本申請是采用以下技術方案實現的：

在第一方面，本申請提供了一種多層聚丙烯微孔膜的制備方法，包括：

S1將聚丙烯原料熔融，經多層共擠出模頭形成多層熔體，多層熔體在作用力下結晶，得到多層聚丙烯微孔膜前體；

S2對多層聚丙烯微孔膜前體進行后處理，得到多層聚丙烯微孔膜；

其中，在步驟S1中，熔體牽引比與剪切速率滿足如下關系：

0.0004＜ε/η＜0.16， (1)

在式(1)中，η表示模頭出口的熔體牽引比；ε表示擠出過程中的剪切速率，該剪切速率單位為s^-1。

進一步地，在本申請較佳實施例中，在步驟S1中，所述熔體牽引比與剪切速率滿足如下關系：

0.002≤ε/η＜0.032。