[实用新型]一种用于聚烯烃微孔膜亲水性改性的装置

说明书

技术领域

本申请涉及聚烯烃微孔膜加工设备领域，特别是涉及一种用于聚烯烃微孔膜亲水性改性的装置。

背景技术

隔膜是锂离子电池的重要组成部分，直接影响锂离子电池的循环性能和充放电效率。目前，商品化锂离子电池的隔膜大多为聚烯烃微孔膜，包括聚丙烯(缩写PP)单层微孔膜、聚乙烯(缩写PE)单层微孔膜以及由PP和PE复合的多层微孔膜。聚烯烃微孔膜具有高孔隙率、高抗撕裂强度、高抗酸碱能力、耐化学试剂、价格低廉等优点；但是由于聚烯烃材料的表面能低，具有很强的惰性和疏水性，导致聚烯烃微孔表面与电解液的亲和性差，不利于电解液在隔膜表面充分润湿，从而增加了锂离子电池的内阻，影响电池的循环性能和充放电效率。

针对上述缺点，需要对聚烯烃微孔膜进行亲水性改性，目前报道的改性方法包括物理方法和化学方法。其中，物理方法包括电晕处理、紫外光辐照、等离子体处理等方法，物理方法的特点是，在聚烯烃微孔膜表面产生极性基团，通过极性基团的吸附作用提高薄膜表面的亲水性。但是物理方法对微孔膜改性的效果是暂时的，随着时间的延长会慢慢减弱并消失，同时也会对微孔膜的孔结构造成破坏，导致机械强度降低。

化学方法是指通过化学接枝在微孔表面引入亲水性强的单体或聚合物，从而使微孔膜具有永久的亲水性。化学方法已经成为聚合物薄膜表面亲水性改性的常用方法，但是该方法用于聚烯烃微孔膜表面亲水性改性时，由于作为电池隔膜的聚烯烃微孔膜孔道尺寸极小，约0.01μm～0.1μm，化学接枝后极易改变微孔膜的孔结构，使其孔隙率和透气率下降，内阻增大，导致锂离子电池的循环性能和充放电效率降低。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的用于聚烯烃微孔膜亲水性改性的装置。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种用于聚烯烃微孔膜亲水性改性的装置，该装置包括一个氟化处理室，氟化处理室依序由三个独立的封闭区域组成，即预处理区、氟化处理区和冲洗缓冲区，三个区域由闸门阻断隔开；氟化处理室还包括供气系统、 废气吸收系统、光学测量仪、加热装置和压强检测系统；供气系统包括两个独立控制的输入端口和两个独立控制的输出端口，输入端口和输出端口之间通过管道连通，两个独立的输入端口分别用于连接氟气源和氮气源，两个独立的输出端口分别与预处理区和氟化处理区连通；废气吸收系统包括抽气装置和废气吸收塔，抽气装置的输入端口与冲洗缓冲区管道连通，输出端口与废气吸收塔管道连通；光学测量仪安装于氟化处理区，用于监控氟化处理区的氟气浓度；加热装置安装于述氟化处理区，用于对聚烯烃微孔膜进行加热；压强检测系统由三个检测探头组成，三个检测探头分别安装于预处理区、氟化处理区和冲洗缓冲区，用于对三个区的压强进行实时监控。

本申请的装置，使用时，首先向预处理区和氟化处理区通入氮气，气体由预处理区和氟化处理区进入冲洗缓冲区，并开启废气吸收系统，将预处理区和氟化处理区的空气排出；与此同时，开启氟化处理区的加热装置，并且，在空气排出完成后，相应的调节预处理区和氟化处理区的氮气通入量，并向氟化处理区通入氟气；然后，使聚烯烃微孔膜依序经过预处理区和氟化处理区，本申请优选的方案中，采用输送辊对聚烯烃微孔膜进行引导输送，当然也可以采用其它形式输送，在此不做具体限定，聚烯烃微孔膜经过预处理区时，利用氮气对聚烯烃微孔膜表面的空气进行排除，然后再进入氟化处理区，通过加热装置加热，聚烯烃微孔膜表面的氢原子与氟气反应；反应完成后，聚烯烃微孔膜进入冲洗缓冲区，利用废气吸收系统的抽气装置将聚烯烃微孔膜表面残留的氟气抽走，并由其废气吸收塔对氟气进行回收处理。

可以理解，为了避免氟气泄漏，同时避免反应受影响，氟化处理室的三个区域是相对封闭的，并且，在三个区域之间具有闸门阻断隔开。但是，聚烯烃微孔膜是连续的通过三个区域的，因此，在闸门上开设有聚烯烃微孔膜通过的通道；并且，在整个运行过程中，由压强检测系统实时监控预处理区、氟化处理区和冲洗缓冲区的压强，通过氮气流量增大或减小，或者通过对抽气装置的控制，使三个区保持压差，总的来说，保持氟化处理区为正气压，避免反应被污染。并且，在整个反应过程中，为了使反应正常进行，由光学测量仪利用紫外线波段实时监控氟化处理区中氟浓度，根据测量结果，适当增加或减少含氟混合气体的浓度。

优选的，本申请的装置还包括智能控制终端，智能控制终端分别与供气系统、废气吸收系统、光学测量仪、加热装置和压强检测系统信号连接，智能控制终端根据用户指令协调各个系统运行。

优选的，加热装置由若干个油温辊组成。