[發(fā)明專利]鋰電池用三層共擠隔膜及其拉伸工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110908810.7
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113659281B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 胡偉;吳磊;李汪洋;張德順;何祥燕;楊建軍;張建安;陳曼;劉久逸;吳慶云;吳明元;彭盼盼;吳愛平;朱江森;郭浩;孫曉華;王若愚
• 申請（專利權）人: 界首市天鴻新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/457;H01M50/489;H01M50/491;H01M10/052
• 代理公司: 合肥中博知信知識產(chǎn)權代理有限公司 34142
• 代理人: 管秋香

本發(fā)明公開了鋰電池用三層共擠隔膜及其拉伸工藝，拉伸工藝，包括以下步驟：S1，PP料和PE料分別在真空狀態(tài)下熔融，并輸送至三層共擠模頭擠出，在流延輥上形成三層復合料，將三層復合料使用氣流驟冷至20?40℃，便于傳輸，三層復合料中間層為PE料形成的PE層，兩側(cè)為PP料形成的PP層，三層復合料的厚度為80?100um，所述氣流的濕度為90?100％；S2，將三層復合料加熱至80?90℃，然后縱向拉伸1.0?1.5倍，形成一級拉伸膜；S3，將一級拉伸膜冷卻至50?70℃，縱向拉伸2?3倍，使一級拉伸膜的表面形成微孔結(jié)構(gòu)，收卷后，得到厚度為25?35um的三層共擠隔膜，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，滿足了工廠的連續(xù)化生產(chǎn)需求，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)的隔膜穿刺強度和孔隙率高，且孔徑分布范圍窄。

技術領域

本發(fā)明涉及電池隔膜技術領域，具體屬于鋰電池用三層共擠隔膜及其拉伸工藝。

背景技術

近年來，鋰離子電池技術發(fā)展迅速，隔膜作為電池中的核心材料之一，決定著鋰離子電池的性能，因此隔膜材料及制備技術急需被深入研究。目前，商業(yè)化的鋰電池隔膜以聚烯烙隔膜為主，制備工藝正從干法向濕法過渡，但是近幾年已經(jīng)發(fā)展出了不同材料體系，不同制備工藝的隔膜。

隔膜作為鋰電池的關鍵材料，在電池中扮演著電子隔絕的作用，阻止正負極直接接觸，允許電解液中鋰離子自由通過，同時，隔膜對于保障電池的安全運行也起至關重要的作用。在特殊情況下，如事故、刺穿、電池濫用等，發(fā)生隔膜局部破損從而造成正負極的直接接觸，從而引發(fā)劇烈的電池反應造成電池的起火爆炸。

因此，為了提高鋰離子電池的安全性，保證電池的安全平穩(wěn)運行，涂布在線認為隔膜必須滿足以下幾個條件︰(1)化學穩(wěn)定性∶不與電解質(zhì)、電極材料發(fā)生反應；(2)浸潤性︰與電解質(zhì)易于浸潤且不伸長、不收縮；(3)熱穩(wěn)定性︰耐受高溫，具有較高的熔斷隔離性；(4)機械強度:拉伸強度好，以保證自動卷繞時的強度和寬度不變；(5)孔隙率∶較高的孔隙率以滿足離子導電的需求。

當前，市場上商業(yè)化的鋰電池隔膜主要是以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)為主的微孔聚烯烴隔膜，這類隔膜憑借著較低的成本、良好的機械性能、優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性等優(yōu)點而被廣泛地應用在鋰電池隔膜中。實際應用中又包括了單層PP或PE隔膜，雙層PE/PP復合隔膜，雙層PP/PP復合隔膜，以及三層PP/PE/PP復合隔膜。其中三層PP/PE/PP復合隔膜由于力學性能和耐腐蝕性能優(yōu)異，被廣泛用于電池隔膜，但是三層PP/PE/PP復合隔膜加工難度大，形成的微孔結(jié)構(gòu)均一性差，閉孔溫度控制難度大，給其應用帶來了一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供鋰電池用三層共擠隔膜及其拉伸工藝，克服了現(xiàn)有技術的不足，生產(chǎn)的隔膜穿刺強度和孔隙率高，且孔徑分布范圍窄。

為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術方案如下：

鋰電池用三層共擠隔膜的拉伸工藝，包括以下步驟：

S1，PP料和PE料分別在真空狀態(tài)下熔融，并輸送至三層共擠模頭擠出，在流延輥上形成三層復合料，將三層復合料使用氣流驟冷至20-40℃，便于傳輸，三層復合料中間層為PE料形成的PE層，兩側(cè)為PP料形成的PP層，三層復合料的厚度為80-100um，所述氣流的濕度為90-100％；

S2，將三層復合料加熱至80-90℃，然后縱向拉伸1.0-1.5倍，形成一級拉伸膜；

S3，將一級拉伸膜冷卻至50-70℃，縱向拉伸2-3倍，使一級拉伸膜的表面形成微孔結(jié)構(gòu)，收卷后，得到厚度為25-35um的三層共擠隔膜。

三層共擠隔膜表面的孔徑為20-40nm，孔隙率為45-63％。

優(yōu)選地，所述的PP料包括均聚聚丙烯和3-乙基-3-羥甲基氧雜環(huán)丁烷。

優(yōu)選地，均聚聚丙烯和3-乙基-3-羥甲基氧雜環(huán)丁烷的質(zhì)量比為60:1-3。