[發明專利]一種分布均勻的膜及其二維拉伸制備方法

有效

• 申請號: 202011087575.3
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN111933870B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張啟綱;王果連;李海良;吳齊;王威威
• 申請（專利權）人: 河南銀金達新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/42;H01M10/052
• 代理公司: 新鄉市挺立眾創知識產權代理事務所(普通合伙) 41192
• 代理人: 林海

一種分布均勻的膜及其二維拉伸制備方法，包括將聚乙烯、石蠟油、二氧化硅納米顆粒、4,4’?硫代雙(6?叔丁基間甲酚)分批混合加熱，并擠出成型，分別經過橫向拉伸和縱向拉伸后，再根據薄膜透光率異常確定需進一步拉伸控制區域，根據待拉伸區域，控制二維拉伸裝置進行精確的二維拉伸，后烘干成卷。從而獲得安全性、電學性能較佳的鋰電池隔膜。

技術領域

本發明涉及鋰電池隔膜及其制備技術領域。

背景技術

隔膜是鋰電池中重要的組成部分，其常見類型為聚乙烯薄膜。隔膜的性能直接決定了鋰電池的使用性能和安全性。通常隔膜是一個具有多孔結構的絕緣材料。對于隔膜而言，通常需要保證一定的孔隙率、開孔大小，從而使得離子能夠順利遷移。過高會導致隔膜強度下降，過低會導致內阻增加。膜的均勻性也影響電解液浸潤膜，從而影響電池內阻。而且，在異常情況下，電流過大會導致升溫至T1，從而使得膜的開孔閉合，從而使得離子遷移停止，避免進一步發生危險。但如果升溫過高至T2，同樣會導致膜發生破裂，從而損壞電池。只有適當降低T1溫度，升高T2溫度才能夠使得電池使用更加安全。因此，對于鋰電池隔膜而言，以上諸多參數都影響后續電池使用時的安全及性能。

目前行業內多采用更為復雜工藝的方式解決以上問題，例如利用 γ 射線轟擊PE隔膜，并與極性的甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯發生反應后成膜；或將Al₂O₃納米陶瓷粒子均勻涂覆在 PE 隔膜表面后成膜等。現有諸多方式雖然在一定程度上解決了上述問題，但效果有限，且成本較高，需要引入新的工藝，工藝成熟度還有待完善。

行業內大多進行單個參數的逐一優化的方式來實現安全性以及提高性能。例如用光學設備檢測隔膜厚度。但這樣費時費力，多參數交叉難以控制。同時也沒有意識到各個參數綜合表現的一致性對于電池安全和性能提升具有重要意義。

而如果選擇一個能夠綜合表征各個參數的方式進行工藝控制，會對該工藝的控制精度要求較高，現有技術中未提到如何使用簡單方式實現這種復合參數的工藝控制。

同時，目前的橫向和縱向拉伸只能整體拉伸，無法對薄膜不均勻進行微調。這種不均勻不止是厚度，還包括其他參數分布不均勻。這導致了薄膜各種參數的均勻性無法在拉伸階段進行精確調整，從而使得薄膜安全性和電學性能進一步提高的空間被限制。

為此，急需一種充分利用現有工藝方法，在優化制備工藝的基礎上能夠高效地實現電池更佳安全性和更好電學性能的鋰電池隔膜制備方法。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的鋰電池隔膜及其制備方法。

一種分布均勻的膜的二維拉伸制備方法，

原料A為聚乙烯，包括以下兩部分

A1：分子量為6.5×10⁶-8.5×10⁶的聚乙烯顆粒；

A2：密度為0.966-0.983g/cm³的聚乙烯顆粒；

原料B為石蠟油；原料C為直徑20-30nm的二氧化硅納米顆粒；原料D為4,4-硫代雙(6-叔丁基間甲酚)；

步驟1：將上述4種原料分批加熱混合；

步驟2：將混合完成后的漿料注入擠壓機中擠出成厚膜；

步驟3：將厚膜依次進行縱向拉伸和橫向拉伸，拉伸比為6-7，拉伸完畢后進行萃取；

步驟4：將薄膜傳輸至二維拉伸裝置中，利用標準光強、減弱光強、增強光強分別照射薄膜，獲得薄膜上透光率異常點，并根據異常點分布利用覆蓋異常點的最小矩形確定待拉伸區域；

步驟5：按如下方式操作二維拉伸裝置進行薄膜拉伸工藝；