[发明专利]锂离子电池用PP/PE/PP三层共挤隔膜的加工工艺

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用PP/PE/PP三层共挤隔膜的加工工艺，涉及锂电池隔膜技术领域，包括如下工艺步骤：(1)原料筛选，(2)熔融挤出，(3)流延共挤，(4)热处理，(5)拉伸成孔；本发明通过原料的筛选使所制PP/PE/PP三层共挤隔膜的使用性能得到显著改善，在满足隔膜常规使用性能要求的同时有效提高锂离子电池的使用安全性；并通过热处理时所述热处理剂的配合使用能够强化热处理效果，取得有效改善所制隔膜使用性能的技术效果。

技术领域：

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种锂离子电池用PP/PE/PP三层共挤隔膜的加工工艺。

背景技术：

锂电池的结构中隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。

锂离子电池隔膜的技术性能指标包括隔膜厚度、孔隙率、透过率、孔径大小及分布、内阻、机械强度、闭孔温度、热收缩变形温度等，其中闭孔温度和热收缩变形温度与锂离子电池使用安全性密切相关。锂离子电池以高容量大功率工作时，电池内部会产生热量，电池在过充电的情况下也会有大量热量放出，使得电池温度升高。当电池温度升高到一定程度，电池内部的组分会发生反应而“自热”，这种循环会导致电池发生爆炸。隔膜能够对电池提供一定的安全保护作用，当电池温度升高到一定程度时，隔膜中供离子传导的微孔将会闭合，多孔隔膜转变成物控绝缘层，从而阻断离子的传输通道，起到保护电池的作用。微孔的闭合温度和隔膜材料的熔点相关，材料熔点越低，隔膜微孔的闭合温度越低。但当电池温度接近隔膜材料的熔点时，除了供离子传导的微孔闭合，电池隔膜本身也会因为受热而发生收缩变形。一旦电池隔膜收缩变形，将导致正负电极间形成短路，电池大量放热从而使电池发生爆炸。因此，从锂离子电池的安全性能考虑，优异的电池隔膜应当具有较低的闭孔温度和较高的热收缩变形温度，当电池温度升高导致隔膜微孔闭合后隔膜仍能保持原来的尺寸和形状，不致于发生短路。

为了提高锂离子电池的使用安全性，人们提出了聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层复合微孔隔膜的设想，机理是利用聚乙烯的低熔点(135℃)使复合隔膜具有低的闭孔温度，利用聚丙烯的高熔点(165℃)使复合隔膜具有高的热收缩变形温度。

专利CN103407140B公开了一种PP/PE/PP三层复合微孔膜的制备方法，利用均聚聚丙烯、无规立构聚丙烯、高密度聚乙烯三层共挤制得复合微孔膜，两个PP层作为表层，PE层作为中间层。制备的PP/PE/PP三层复合微孔膜的孔隙率为35-50％，微孔膜厚度为20-30μm，反映透气率的Gurley值为150-450s。为了进一步优化隔膜的使用性能，发明人开发出一种锂离子电池用PP/PE/PP三层共挤隔膜的加工工艺，该工艺操作步骤和参数明确，并且工艺重复性好，能够制得性能稳定的隔膜。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池用PP/PE/PP三层共挤隔膜的加工工艺，该工艺操作步骤和参数明确，并且工艺重复性好。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

锂离子电池用PP/PE/PP三层共挤隔膜的加工工艺，包括如下工艺步骤：

(1)原料筛选：将等规聚丙烯和间规聚丙烯混合形成PP料，并将高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯混合形成PE料；其中，等规聚丙烯、间规聚丙烯的质量比为5-10:1-5，高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯的质量比为5-10:1-5；

(2)熔融挤出：分别将PP料、PE料在两台单螺杆挤出机上熔融挤出；