[发明专利]一种多层复合聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种多层复合聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用。本申请的多层复合聚丙烯微孔膜由上表层、中间层和下表层组成，中间层为聚丙烯层通过微纳层叠技术形成的多层结构。本申请的多层复合聚丙烯微孔膜，采用微纳层叠技术形成多层结构中间层，一方面，多层结构具有更好的安全性；另一方面，微纳层叠技术形成中间层，在提高电池隔膜的拉伸强度和穿刺强度等力学性能的同时，可以将电池隔膜做到更薄，能够满足薄型化高安全的锂电池隔膜对力学性能和安全性的需求。

技术领域

本申请涉及锂离子电池隔膜领域，特别是涉及一种多层复合聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着电动汽车和储能行业的发展，对锂电池的要求越来越高，要求锂电池更安全，能量密度更高。锂电池隔膜是锂电池里面最关键的材料之一，直接影响到锂电池的安全和能量密度，所以制备安全、环保、厚度薄、低成本的微孔膜是锂电池隔膜开发过程中的难点。目前，锂电池隔膜的制造方法有湿法和干法两种。其中湿法过程需要使用大量有机稀释剂，设备复杂，成本高，易造成环境污染。干法相对湿法来说，设备简单，成本低，无环境污染问题。干法主要分为干法单向拉伸和干法双向拉伸技术。干法双向拉伸技术制备的微孔膜成孔不均匀，主要是由于聚丙烯在β晶型向α晶型转化过程中成孔的位置与成孔的大小不可控制。所以现在干法隔膜的主流工艺为干法单拉隔膜。

要保证锂电池安全，能量密度高，需要锂电池隔膜在一些关键性能上达到应用需求：厚度薄、强度高、缺陷少、安全性高。要实现这些关键的性能指标，锂电池隔膜的结构的设计和工艺控制至关重要。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的多层复合聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种多层复合聚丙烯微孔膜，该多层复合聚丙烯微孔膜由上表层、中间层和下表层组成，中间层为聚丙烯层通过微纳层叠技术形成的多层结构。

需要说明的是，本申请的多层复合聚丙烯微孔膜，一方面其多层结构设计弥补了单层微孔膜存在的缺陷，避免了安全隐患；另一方面通过微纳层叠技术，解决了干法膜直通孔较多的问题，并提高了拉伸强度、穿刺强度等力学性能。本申请的电池隔膜能够满足薄型化高安全的锂电池隔膜对力学性能的需求。

优选的，中间层为微纳层叠技术形成的4-32层层叠的复合结构。

优选的，上表层和下表层分别为聚丙烯层。

优选的，上表层、中间层和下表层中，聚丙烯层由等规度大于96％、熔融指数为0.3-5g/10min的聚丙烯制成。

优选的，多层复合聚丙烯微孔膜的厚度为10-25微米，其中，上表层的厚度为2-4微米，下表层的厚度为2-4微米。

优选的，多层复合聚丙烯微孔膜的孔隙率为20％-60％。

本申请的另一面公开了本申请的多层复合聚丙烯微孔膜在电池隔膜中的应用。

本申请的多层复合聚丙烯微孔膜中，通过微纳层叠技术形成的中间层，实际上是采用一种新研制的聚烯烃微孔膜制备装置制备而成。具体的，该装置包括挤出机、微纳层倍增器、挤出模头和冷却牵引模块；挤出机用于挤出熔融的聚烯烃材料；微纳层倍增器整体为一种分流分层容器，工艺承接挤出机，用于将熔融的聚烯烃材料分成若干股，然后每一股形成一个层，最终形成若干层层叠的复合多层熔体；挤出模头工艺承接微纳层倍增器，用于挤出若干层层叠的复合多层熔体；冷却牵引模块工艺承接挤出模头，用于将的微纳层倍增的聚烯烃复合多层熔体冷却、流延并牵引至下一工序。