[發(fā)明專利]一種五層共擠隔膜及其制備方法

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• 申請日: 2022-09-09
• 公開（公告）號: CN115411458A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 沈家華;張羽標;葉淼
• 申請（專利權）人: 深圳市博盛新材料有限公司
• 主分類號: H01M50/457
• 分類號: H01M50/457;H01M50/403
• 代理公司: 廣東中禾共贏知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44699
• 代理人: 趙浩

本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜制造的技術領域，具體涉及一種五層共擠隔膜及其制備方法，五層共擠隔膜包括核心層、支撐層和表層，核心層的上下表面均設有支撐層，兩個支撐層遠離核心層的一面均設有表層，核心層、支撐層和表層的厚度比為1?5:1?5:1?5。五層共擠隔膜通過五層共擠模頭擠出成型，五層共擠隔膜相比于三層共擠隔膜，相當于增設了過渡層，在制造時即便中間層與外層的擠出量差異大，但增設了過渡層后使得相鄰層的擠出量差異小，五層共擠模頭在擠出中間層樹脂的粘度與外層樹脂的粘度相差很大的樹脂材料時，通過過渡層的存在，就會大大減少層間表面紊流，得到厚度更為均勻的隔膜。隔膜厚度控制更精確，發(fā)生卷曲和褶皺的概率降低。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池隔膜制造的技術領域，具體涉及一種五層共擠隔膜及其制備方法。

背景技術

隨著磷酸鐵鋰電池憑借其安全及成本優(yōu)勢在動力電池的應用份額增加，配套的干法隔膜需求出現(xiàn)明顯上升趨勢。未來，動力電池疊加儲能的市場規(guī)模還會進一步擴大，擁有成本優(yōu)勢的干法隔膜出貨量將實現(xiàn)逐年大幅增長，市場占有率也有望進一步提升。目前干法隔膜已經(jīng)步入到薄型化、多層化的創(chuàng)新時代。隔膜厚度越小表示鋰離子通過的距離越短，所制成的電池內(nèi)阻越小，倍率性能和循環(huán)性能就越好，且較薄的隔膜可以給電極活性物質(zhì)提供更大的空間，電池比容量更高，符合動力電池高能量密度、高倍率等要求。

在鋰電池隔膜實現(xiàn)國產(chǎn)化過程中，隨著技術進步，動力型干法隔膜厚度從最初的32μm，變成25μm、24μm、22μm。2018年主流干法隔膜厚度降低到20μm，同時隔膜厚度向18μm、16μm規(guī)模化應用進發(fā)。2020年-2021年，隨著隔膜制造技術水平的發(fā)展，干法隔膜厚度從14μm向12μm過渡。毫無疑問，薄型化和多層化是干法隔膜發(fā)展的必然趨勢，隔膜產(chǎn)品厚度也將會從12μm逐步向10μm、9μm甚至更小厚度的方向演進。

在常規(guī)干法制造下的隔膜變薄后，其機械強度會降低，容易被擊穿導致電池短路，隔膜產(chǎn)品的穩(wěn)定性、安全性將受到挑戰(zhàn)，所以必須在隔膜厚度降低的同時滿足機械強度。隨著多層共擠隔膜技術的發(fā)展，很好的解決了隔膜變薄后機械強度降低的問題。多層共擠阻隔隔膜是指采用2臺以上的擠出機，將不同功能的樹脂原料，如：聚乙烯、聚丙烯等共聚物，分布熔融擠出，通過各自的流道在多層共擠模頭處匯合，再經(jīng)過吹脹成型或鑄片成型后冷卻復合在一起，制得三層以上共擠基膜，再對基膜進行拉伸造孔工藝，得到需要的多層隔膜產(chǎn)品。這種將不同樹脂優(yōu)點進行集合與設計，得到兼顧多種材料的優(yōu)點的產(chǎn)品，同時多層共擠機械性能高。多層共擠阻隔薄膜技術為多層共擠一次成型工藝，無需傳統(tǒng)的復合，涂覆等后加工工藝，可有效降低原料費用和生產(chǎn)工序，不僅能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，而且在薄膜厚度控制上能夠達到減薄可行性，多層共擠復合膜能夠充分利用各種不同性能的塑料原料，根據(jù)需要進行復合，可得到優(yōu)良的性能，阻隔性好、強度和耐穿刺性高、粘結性強、有良好的防滑性等等。國產(chǎn)三層共擠干法隔膜技術成熟，目前三層共擠隔膜也成為國產(chǎn)干法隔膜的擴產(chǎn)主流，目前12μm三層共擠隔膜已經(jīng)批量供應市場。

隨著隔膜厚度的進一步減薄，三層共擠隔膜的機械強度已無法滿足要求，且在傳統(tǒng)的三層共擠工藝中，在加工層間比例差較大的配方時，常會因相鄰層的擠出量差異過大導致層間壓力差過大，進而導致層間滑移的產(chǎn)生。同時由于擠出量差異過大，導致層間比例失調(diào)，導致層狀結構不對稱，產(chǎn)品容易發(fā)生卷曲從而產(chǎn)生褶皺等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種五層共擠隔膜及其制備方法，以解決上述背景技術中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種五層共擠隔膜，包括核心層、支撐層和表層，所述核心層的上下表面均設有所述支撐層，兩個所述支撐層遠離所述核心層的一面均設有所述表層，所述核心層、所述支撐層和所述表層的厚度比為1-5:1-5:1-5，所述核心層、所述支撐層和所述表層的原料為聚乙烯、尼龍和聚丙烯中的一種。

進一步地，所述核心層、所述支撐層和所述表層的厚度比為5:2:1。