[发明专利]一种制备锂离子电池隔膜的方法及锂离子电池隔膜

说明书

本发明公开了一种制备高强度低厚度锂离子电池隔膜方法，该方法包括使用的质量份数比为9:1至8:2的高分子量聚丙烯原料和超高分子量聚乙烯原料，经双螺杆挤出机挤出加工而成。该双螺杆挤出机分为9个区，并且采取在4区至6区中选用反向输送螺纹元件而在6至8区中选用混合螺纹元件的螺纹组合，使得所得熔体的熔融指数在1‑1.5之间。本发明还提供通过上述方法制得的高强度低厚度锂离子电池隔膜。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜领域，具体涉及一种制备高强度低厚度锂离子电池隔膜的方法及所制得的锂离子电池隔膜。

背景技术

隔膜作为锂离子电池的四大关键主材之一，在电池中起着防止正负极接触短路的隔绝作用，同时在充放电过程中提供离子传输通道的作用。其性能对电池的内阻、容量、循环性能以及安全性能等特性都有一定的影响。随着锂离子电池产品技术的不断发展，锂离子电池比能量密度不断提高，锂离子电池离子安全性能逐步升级。

现有的聚烯烃隔膜生产工艺按照干法和湿法分为两大类。干法单向拉伸工艺，最早见于美国Celanese公司于上世纪六十年代末申请的专利US 3,426,754，用于生产单层的聚丙烯多孔膜。经过几十年的发展，在美国、日本、韩国已经非常成熟。日本旭化成旗下Celgard公司、日本UBE公司采用此种工艺生产单层PP以及三层PP/PE/PP复合隔膜。目前国内外干法单拉工艺生产PP或者PP/PE/PP隔膜产品，厚度从最开始产业化的40μm不断发展到主流的21μm的隔膜。

湿法隔膜可以做得较薄，但加工过程复杂，产生大量污染，不利于环保。同时，湿法隔膜采用聚乙烯作为基材，耐热温度低，熔断温度低。因此，干法隔膜需要进行技术升级，需要做到更薄型化，另外与锂离子电池安全性紧密相关的隔膜强度也需要大大提升。但目前干法隔膜生产均采用单螺杆单拉，原材料选择范围只能是分子量比较小的聚丙烯，所以薄型化的后果就是强度急剧降低，而湿法隔膜虽然采用了超高分子量的聚乙烯，强度会比干法单拉的聚丙烯隔膜要高，但加工工艺复杂，污染大，不符合环保要求。

因此，本领域需要新的生产高强度低厚度聚丙烯锂离子电池隔膜的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在干法隔膜薄型化后强度大幅降低的问题，本发明提供了一种生产高强度低厚度聚丙烯锂离子电池隔膜的方法，并因此提供一种高强度低厚度锂离子电池隔膜。

在一个方面，本发明提供一种生产高强度低厚度聚丙烯锂离子电池隔膜的方法，该方法包括以下步骤：

混料：将聚丙烯原料和聚乙烯原料在高速混炼机中混炼均匀得到混合原料，

挤出：将所得混合原料和添加剂通过双螺杆挤出机混炼熔融挤出成熔体，

铸片：将所得熔体在激冷辊上通过高速牵引成膜铸片，

退火：将所得铸片在一定温度下烘烤得到半成品膜，

冷拉：将所得半成品膜在常温条件下进行拉伸得到冷拉膜，

热拉：将所得冷拉膜在一定温度条件下进行热拉伸得到热拉伸膜，

热定型：将所得热拉伸膜在一定温度下保持上述热拉后状态一段时间，收卷得到高强度低厚度锂离子电池隔膜成品，

其中，该聚丙烯为高分子量聚丙烯，该聚乙烯为超高分子量聚乙烯，该高分子量聚丙烯原料和该超高分子量聚乙烯原料的质量份数比为9:1至8:2，该双螺杆挤出机分为9个区，并且采取在4区至6区中选用反向输送螺纹元件而在6至8区中选用混合螺纹元件的螺纹组合，使得所得熔体的熔融指数在1-1.5之间。

具体地，该高分子量聚丙烯的熔融指数范围在0.2-1之间，分子量分布在1.5-2.5之间，重均分子量在4×10⁵-6×10⁵之间。