[发明专利]聚丙烯微孔膜用孔率调节剂、微孔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯微孔膜用孔率调节剂、微孔膜及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。聚丙烯微孔膜用孔率调节剂，由以下质量百分数的组分组成：稠环芳烃类成核剂或有机酸及其盐类成核剂或山梨醇类成核剂40～50％，酰胺类成核剂30～40％，余量为无机类成核剂。聚丙烯微孔膜的原料由以下质量百分数的组分组成：孔率调节剂0.1～2％，余量为聚丙烯树脂。本发明在以聚丙烯树脂为主要原料的薄膜配方中添加具有成核作用的孔率调节剂，其能在聚丙烯内部形成晶核，诱导聚丙烯形成高结晶度的α和β晶型，有利于形成大量均匀的微孔，进而调节微孔膜的孔隙率。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯微孔膜用孔率调节剂，同时还涉及一种聚丙烯微孔膜，以及聚丙烯微孔膜的制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

在锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等，也将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，防止两极接触发生短路，此外还具有使电解质离子通过的功能。隔膜本身不导电，但是其物理化学性质对电池性能产生较大影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，其电解液为有机溶剂体系，因而需要用耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚丙烯多孔膜。

聚丙烯(PP)是一种高结晶性聚合物，加工过程中熔体结晶速度较慢，易形成球晶，进而影响产品的透明性及制品的冲击强度。对PP进行改性最有效的方法是加入成核剂。成核剂的有效添加能使结晶微细化、均质化，提高PP的透明性和表面光泽度，并使冲击强度、拉伸强度、模量和热变形温度得到提高，从而提升产品的质量。通常加工条件下，熔体自然冷却的均相结晶主要为α晶型。β晶型次之，只有在特定的结晶条件下或在β晶型成核剂诱发下才能获得。β晶型成核剂可参见《稀土β成核剂改性聚丙烯的研究》(何阳,四川大学,2007)中表1-1，β成核剂分为有机类和无机类两大类，其中有机类又包括稠环芳烃类(染料、颜料类)、有机酸及其盐类、酰胺类等。另外，成核剂的分类还可参见《聚丙烯新型成核剂的开发及应用》，主要分为标准型成核剂、透明性成核剂(山梨醇类等)及增强型成核剂(有机磷酸盐等)。

众所周知，隔膜性能的优劣直接影响电池的内阻、放电容量、循环使用寿命及安全性能等，故锂电池制造对隔膜材料产品的一致性要求极高，除厚度、表面密度、力学性能等基本要求外，对隔膜微孔的尺寸及微孔分布的均一性也有较高的要求。公布号CN102604203A的发明专利公开了一种改进型微孔聚合物薄膜，以质量百分数计，由聚丙烯均聚物55～99.79％、β晶成核剂0.01～5％、高分子添加剂0.1～20％和无机改性剂0.1～20％组成，β晶成核剂为二元羧酸的钙盐(如庚二酸钙、辛二酸钙)、二羧酰胺类(如N,N-二环己基-2,6-萘二羧酰胺、N,N-二环己基对苯二甲酰胺)、喹吖啶酮系化合物(如γ-喹吖啶酮、二氢喹吖啶酮)、邻苯二甲酸的钙盐中的一种或多种，高分子添加剂为PTFE、UHMWPE、PBAT、PS、SAN中的一种或多种，无机改性剂为粒度0.01～5μm的二氧化硅、二氧化钛、氧化镧、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙颗粒中的一种或多种。该薄膜均匀性好、透过性高，尺寸稳定性强，但其孔径小，空气透过性差，不能满足锂离子电池的配置要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚丙烯微孔膜用孔率调节剂。

同时，本发明还提供一种孔隙率可调节、孔型适中的聚丙烯微孔膜。

最后，本发明还提供一种上述聚丙烯微孔膜的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

聚丙烯微孔膜用孔率调节剂，由以下质量百分数的组分组成：稠环芳烃类成核剂或有机酸及其盐类成核剂或山梨醇类成核剂40～50％，酰胺类成核剂30～40％，余量为无机类成核剂。

其中，稠环芳烃类成核剂、有机酸及其盐类成核剂以及山梨醇类成核剂虽是3种不同类型的成核剂，但其作用机理相同。