[发明专利]一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法，步骤为用加速器产生的重离子Au或Kr对聚乙烯薄膜辐照；再在紫外光下敏化；再浸入混合溶液中，蚀刻，再在室温、氢氧化钠水溶液中浸泡，清洗，烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；本发明的方法相对简单，工艺易控，孔径均一，孔密度高，孔径及孔隙率易于控制，成本较低，所用试剂易得。

技术领域

本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜及制备方法。

背景技术

自20世纪90年代初索尼公司开发成功锂电池以来，锂电池以其能量密度高、循环寿命长和电压高等优异的电性能而获得了迅速的发展。目前已广泛应用于手机、便携式电脑、照相机、摄像机等电子产品和电动车领域，而且应用领域仍在不断扩展之中。隔膜是锂电池的关键内层组件之一，主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及安全性能的好坏。隔膜越薄、孔隙率越高，电池的能越小，高倍率放电性能就越好，因此，隔膜对提高电池的综合性能具有十分重要的。目前锂电池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜，厚度在20-30μ(微米)，其制备方法采用了热致相分离法和熔融拉伸法。热致相分离法的制膜过程容易调控，可较好地控制孔径、孔径分布和孔隙率。但制备过程中需要大量的溶剂，容易造成环境污染，工艺相对复杂。而熔融拉伸法的过程不包括相分离过程，易于工业化生产且无污染，是目前广泛采用的方法，膜表面的孔径分布相对均匀，但也存在孔径及孔隙率较难控制的缺点，而且由于只进行纵向拉伸，膜的横向强度较差，设备昂贵。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不同，提供一种孔密度高，孔径分布小的锂电池用聚乙烯核孔隔膜。

本发明的第二个目的是提供一种成本较低，生产工艺相对简单的锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的10-20MeV重离子Au或Kr对厚度为10～30μm的聚乙烯薄膜辐照0.01-0.5秒；再在波长为200-300nm的紫外光下敏化1-3h；再浸入30～60℃混合溶液中，蚀刻20-60min，再在室温、质量浓度为3％-5％的氢氧化钠水溶液中浸泡2-10min，用去离子水超声清洗，40-60℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为1-3：1的质量浓度为20-30％次氯酸钠水溶液和质量浓度为10-20％盐酸水溶液混合而成。

上述方法制备的锂电池用聚乙烯核孔隔膜，孔径为0.05～1μm，孔密度为5×10⁸cm^-2～15×10¹⁰cm^-2，孔隙率为35-45％，膜厚度均匀。

本发明的优点：

本发明的方法相对简单，工艺易控，孔径均一，孔密度高，孔径及孔隙率易于控制，成本较低，所用试剂易得。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种锂电池用聚乙烯核孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：用加速器产生的20MeV重离子Au对厚度为30μm的聚乙烯薄膜辐照0.5秒；再在波长300nm的紫外光下敏化3h；再浸入60℃混合溶液中，蚀刻60min，再在室温、质量浓度为5％的氢氧化钠水溶液中浸泡10min，用去离子水超声清洗3次，每次10min，60℃下烘干，即得到锂电池用聚乙烯核孔膜；所述混合溶液是由体积比为1：1的质量浓度为30％次氯酸钠水溶液和质量浓度为20％盐酸水溶液混合而成。

锂电池用聚乙烯核孔膜厚度为30μm，蚀刻孔径为1μm、孔密度为5×10¹⁰cm^-2，孔隙率为45％。