[发明专利]锂离子电池隔膜用聚乙烯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物技术领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜用聚乙烯组合物及其制备方法，该聚乙烯组合物尤其适用于湿法生产锂离子电池隔膜。

背景技术

锂离子二次电池是在锂蓄电池研究基础上发展起来的一种新型蓄电池，1990年由日本SONY公司率先研制成功并实现商品化。锂离子电池隔膜是一种多微孔薄膜，起着阻隔电池正负极，防止出现短路，但允许离子通过，从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输，隔膜还可以在电池过热时，通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导，保证电池使用安全性。

锂离子电池隔膜的制备工艺可以广义地分为干法和湿法两种。其中，湿法又称相分离法或热致相分离法，湿法又称相分离法或热致相分离法，将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，然后降温进行相分离，压制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，可制备出相互贯通的微孔膜材料，此方法适用的材料范围广。湿法锂离子电池隔膜的生产工艺流程一般采取同步双向拉伸工艺。工艺流程大致包括：投料配料、挤出塑化、过滤计量、铸片冷却、双向拉伸、牵引切边测厚、后处理、收卷检验、分切打包。采用该法的公司有日本的旭化成、东燃、日东以及美国的Entek等。用湿法双向拉伸方法生产的隔膜孔径范围处于相微观界面的尺寸数量级，比较小而均匀，双向的拉伸比均可达到5~7，因而隔膜性能呈现各向同性，横向拉伸强度高，产品可以做得更薄，使电池能量密度更高。近年来随着锂离子二次电池越做越精巧，对隔膜的厚度和性能要求也越来越高，特别是由于电池中的隔膜直接接触有硬表面的正极和负极，而且当电池内部形成枝晶时，隔膜厚度过薄则易被穿破而引起电池微短路，因此聚乙烯隔膜的发展趋势是要求尽可能薄且隔膜的抗穿刺强度尽量高。

目前专利报道中关于湿法成型锂离子电池隔膜工艺和方法的较多。专利ZL 200580015339.8公布了一种适用于锂离子电池的改进的隔膜系统，其采用85wt%~95wt%之间的平均分子量不低于1×10⁶的UHMW聚乙烯和5wt%~15wt%的平均粒径在0.001μm和1μm之间的TiO₂微粒填料制得的电池隔膜。但该专利并没有涉及所用原料聚乙烯结构及其制备方法。

专利CN 101914259B公开了一种用于制备锂离子电池隔膜的专用料及其制备方法，其按重量分数计，由62.5~86份的聚乙烯、0.5~1.5份的二叔丁基过氧化物、3~5份的抗氧剂组成。其中所用聚乙烯树脂为熔融指数介于10~20g/10min的高密度聚乙烯。

中国专利CN 102064300A公开了一种在聚乙烯微孔膜单面或双面覆盖有含耐热性树脂和无机不到点绝缘粒子的耐热性涂层的锂离子二次电池用多孔复合隔膜及其制备方法。其所用的聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯树脂和高密度聚乙烯树脂的混合物，其中超高分子量聚乙烯的用量占高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯总重量的10~90%。但该专利并为对所述的超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯进行详细的定义。

中国专利申请CN 102136557A公布了一种锂离子电池隔膜及其制备方法，将超高分子量聚乙烯、矿物油和成孔剂混合，形成均匀的混合物，并通过连续热致相分离方法和双向拉伸工艺制得所述的锂离子电池隔膜。所用的聚乙烯为分子量为500万的超高分子量聚乙烯。但其并没有说明所用的超高分子量的分子量测试方法以及原料的其它任何指标。

作为湿法锂离子电池隔膜的主体材料—聚乙烯的结构和性能直接影响着微孔膜的成型性及性能，但是目前的主要工作仍然集中在隔膜的成型方法和工艺方面，针对微孔膜所用聚乙烯原料的研究和开发较为鲜见。随着锂离子电池应用的发展，对更薄和具有更高力学性能的锂离子电池隔膜需求在增长，因此本领域目前的现状是，希望能够提供这样一种聚乙烯原料，可以更好地适用于湿法锂离子电池隔膜的生产，并且有效地保证隔膜的成型性和提升隔膜的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乙烯组合物、由其制备的锂离子电池隔膜具有孔径分布均匀、孔隙率高的特点，并具有优异的拉伸强度和抗穿刺强度。

本发明的具体技术方案如下：

一种锂离子电池隔膜用聚乙烯组合物，由聚乙烯粉末A、聚乙烯粉末B、矿物油和硬脂酸铝共混而成；

所述聚乙烯粉末A的粘均分子量为100~500万；