[发明专利]一种孔径和形貌均匀的锂离子电池隔膜的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种新型孔径和形貌均匀的锂离子电池隔膜的生产工艺。

背景技术

锂离子电池作为高能量电源，其应用范围不断拓展，已广泛被应用于便携式电子装置、电动工具、电动汽车、储能电站等领域，隔膜是电池重要的原材料之一，其安全性问题一直备受关注。隔膜作为锂离子电池中重要的一部分，其作用是将正极与负极材料隔开，容许离子通过，阻止电子通过，锂电池隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。

锂离子电池对于隔膜的孔径有着严格的要求，隔膜孔径过大容易短路，孔径太小则会导致电池内阻增大，因此在隔膜制备过程中就需要对隔膜的孔径范围进行严格的控制。

发明内容

本发明提出了一种孔径和形貌均匀的锂离子电池隔膜的生产工艺，其通过控制热致相分离的条件来制备锂离子电池隔膜，该工艺制备得到的锂离子电池隔膜孔径大小均匀且正反面形态一致，利于锂离子均匀通过。

本发明技术方案包括：

一种孔径和形貌均匀的锂离子电池隔膜的生产工艺，包括以下步骤：

a、配料混合，称取聚乙烯粉末和白油并将其混合均匀，得到混合物A，其中，聚乙烯粉末与白油的重量比为1:2～5.5；

b、挤出、过滤计量，所述的混合物A经过挤出机挤出得到高温熔体，所述高温熔体经准确计量后送入模头中；

c、铸片冷却成型，步骤b送入模头中的高温熔体从模头狭缝口流出，并将其正反两面经过冷辊和冷却槽中同步冷却，得到铸片；

d、双向同步拉伸，将步骤c所得的铸片送入双向同步拉伸机得到纵拉比为5倍、横拉比为5倍的薄膜，拉伸前的预热温度为110℃，拉伸温度125℃；

e、萃取、干燥，将步骤d拉伸后的薄膜放入萃取槽中进行超声波萃取，将其中的白油萃取出来，然后将萃取后的薄膜进行干燥，得干燥后的薄膜，萃取剂选用二氯甲烷；

f、横拉扩幅，步骤e干燥后的薄膜经过横拉机扩幅后得到隔膜；

g、热定型、在线收卷，步骤f扩幅后的隔膜经热定型、去除应力后经在线收卷机卷绕，得到锂离子电池隔膜。

作为本发明的一个优选方案，步骤c中，从模头狭缝口流出的高温熔体首先贴覆在第一个激冷辊运行一段距离，使其冷却至150℃，然后随激冷辊浸入冷却槽中，实现正反两面同步降温至85℃，再牵引至下一个激冷辊；上述的两个激冷辊上均配有刮油装置。

作为本发明的另一个优选方案，上述冷却槽内的冷却介质为白油。

步骤e中，萃取剂进液量为3m³/h，超声波功率为5Kw，在温度为20℃时将其中的白油萃取干净。

步骤g中，热定型温度为125℃。

所述步骤b中，混合物A通过直径为96mm，长径比为52，温度为210℃的双螺杆挤出机得到高温熔体。

步骤g中，所述横拉机采用热风循环进行加热，加热温度为100～130℃。

步骤e中，干燥温度为30℃。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明提出了一种孔径和形貌均匀的锂离子电池隔膜的生产工艺，其以聚乙烯作为原料树脂，白油作为溶剂，二氯甲烷作为萃取剂，依次经过配料混合、挤出、过滤计量、模头挤出、铸片冷却成型、双向同步拉伸、萃取干燥等步骤，制备得到孔径大小均匀的电池隔膜，在铸片冷却成型工艺中，在冷却过程中同时一面贴冷辊，而另一面浸入与冷辊温度一致的冷却槽内淬冷，避免了传统制备工艺中铸片一直贴辊冷却造成的正反面冷却不匀，实现隔膜正反面孔径均一保证铸片正反面冷却速率一致，可使隔膜正反两面的孔径及形貌均匀一致，最终得到微观形态均匀一致的隔膜产品。

隔膜孔径大小的主要影响因素是铸片成型的热致相分离条件，在相分离的过程中铸片里外层的冷却速度将直接影响孔径的大小及均匀性，本发明制备得到的隔膜孔径大小均匀且正反两面形态一致，利于锂离子的均匀通过，避免局部放电过大可能导致的锂枝晶的生成。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：

图1为本发明锂离子电池隔膜的生产部分工艺流程图；

图2为本发明实施例1制备得到的锂电池隔膜正面(×10000)形貌图；

图3为本发明实施例1制备得到的锂电池隔膜反面(×10000)形貌图；