[实用新型]用于制备聚烯烃微孔膜的装置

说明书

本申请公开了一种用于制备聚烯烃微孔膜的装置。本申请的装置包括挤出机、微纳层倍增器、挤出模头和冷却牵引模块；微纳层倍增器用于将挤出机挤出的熔融聚烯烃分成若干股，每股形成一个层，形成若干层层叠的复合多层熔体，并由挤出模头挤出，然后由冷却牵引模块流延并牵引至下一工序。本申请的装置，能制出具有若干层结构的聚烯烃微孔膜，提高其机械强度，为制备高品质电池奠定了基础。本申请的聚烯烃微孔膜，MD拉伸强度、MD断裂伸长率、穿刺强度都大幅提高，特别是TD拉伸强度提高，使隔膜机械性能整体达到高强高韧性能，避免隔膜在装配电池过程中易撕裂，有效改善了聚烯烃微孔膜抵抗锂枝晶能力，提高了电池安全性。

技术领域

本申请涉及电池隔膜制备设备领域，特别是涉及一种用于制备聚烯烃微孔膜的装置。

背景技术

随着新能源电动汽车和储能行业快速发展，动力离子电池由于其自身的特殊性，需要更高的电压、更大的功率、更高能量和更强高安全性。聚烯烃微孔膜作为锂离子电池的核心部件之一，其均衡力学性、孔径高度一致性、高孔隙率等性能直接影响电池的安全性、内阻、电池容量、循环性能和充放电的电流密度。但是，高孔隙率往往会牺牲聚烯烃微孔膜机械强度，提升电池微短路风险，进而影响电池的安全性。

目前聚烯烃微孔膜制备方法有三种工艺：干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法。湿法双向拉伸膜和干法双向拉伸技术虽然制备的产品机械性能均衡，但是各自都存在明显缺陷。例如，湿法过程由于使用大量有机稀释剂，设备复杂，成本高，易造成环境污染，同时PE材料热收缩大、热稳定性差，在电池中应用安全性较低；虽然采用陶瓷涂覆能够有效改善，但是成本也增大许多。干法双向拉伸采用的是β晶型向α晶型转变，晶体体积收缩产生微孔，这种工艺制备孔径分布较宽，厚度均匀性较差，产品质量稳定性较低等问题，大部分只能应用于低端领域。干法单向拉伸由于设备简单、成本低、无环境污染问题，并且制备孔径一致性好、厚度均匀，成为目前干法拉伸主流工艺。但是干法单拉由于单向拉伸工艺，制备产品各向异性，即MD和TD力学性能差异较大，纵向断裂伸长率低、横向拉伸强度差、穿刺过程容易出现撕裂现象等问题，最终会导致其在电池中抵抗锂枝晶穿刺能力较弱。

因此，如何提高聚烯烃微孔膜的横向机械强度，一直是隔膜领域研究的重点。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的用于制备聚烯烃微孔膜的装置。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种用于制备聚烯烃微孔膜的装置，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。

需要说明的是，本申请的关键在于，在现有的聚烯烃微孔膜制备装置中引入微纳层倍增器，利用微纳层倍增器制备出多层结构的聚烯烃微孔膜，其余模块或组件，例如挤出机、挤出模头和冷却牵引模块等，都可以参考现有的聚烯烃微孔膜干法拉伸制备装置。微纳层倍增器的基本原理是，将熔融的聚烯烃材料分成若干股，每一股单独形成一层，因此，原则上可以分成若干股，形成若干层，这样多层结构的聚烯烃微孔膜，无论是机械强度，还是孔隙率都优于单独成层的聚烯烃微孔膜。本申请中，工艺承接是指按照聚烯烃材料的运动所经过的模块来说，两者处于前后工位的关系；工艺承接的模块或组件，可以是连接在一起的，也可以是采用管道获得牵引装置将前后工位连在一起。