[发明专利]采用流延法生产PP/PE/PP锂电池动力隔膜的方法

说明书

本发明公开了一种采用流延法生产PP/PE/PP锂电池动力隔膜的方法，涉及锂电池隔膜加工技术领域，包括以下步骤：(1)原料准备；(2)熔融挤出；(3)共挤流延；(4)拉伸；(5)热回缩；(6)热定型。本发明以聚丙烯和聚乙烯作为主要原料，经共挤流延法制备PP/PE/PP锂电池动力隔膜，所制隔膜的厚度达到20‑30μm，原料易得，加工方法简便，工艺重复性和稳定性好；并且所制隔膜的热稳定性好，尤其高温下刺穿强度高，破膜温度高，热收缩性好，从而满足高性能锂电池的使用要求。

技术领域：

本发明涉及锂电池隔膜加工技术领域，具体涉及一种采用流延法生产PP/PE/PP锂电池动力隔膜的方法，该项目为新能源汽车暨智能网联汽车创新工程项目。

背景技术：

在锂离子电池中，隔膜主要用于锂离子的传导，并将电池内部的正负极相互隔开，以防止电池自我放电及两极短路等问题，起到一定的安全保护作用。热稳定性属于隔膜的重要性能指标，隔膜稳定性差会导致电池过热和因隔膜熔化破裂而引起爆炸。电池中隔膜的热稳定性决定于闭孔温度和破膜温度，为了确保电池的热稳定性，隔膜需要较低的闭孔温度和较高的破膜温度。

目前，隔膜主要采用聚烯烃作为加工原料，但聚烯烃的强度一般，制得的隔膜性能不高，尤其是高温破膜温度、高温下穿刺强度达不到动力电池的要求，只能用于手机、相机等小型电器。并且，聚烯烃的热稳定性差，在用于动力电池时存在安全隐患。为了提高隔膜的热稳定性，人们尝试将无机材料添加到聚烯烃中，但无机材料与聚烯烃的相容性差，成膜加工困难，同时制得的隔膜强度较差。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种采用流延法生产PP/PE/PP锂电池动力隔膜的方法，通过加工原料的调整和加工工艺的配合来优化所制隔膜的热稳定性。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种采用流延法生产PP/PE/PP锂电池动力隔膜的方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：PP料包括均聚聚丙烯和间规聚丙烯，PE料包括高密度聚乙烯和钛酸酯偶联剂；

(2)熔融挤出：利用双螺杆挤出机将PP料熔融挤出，同时利用另一双螺杆挤出机将PE料熔融挤出，再将熔融物料输送至共挤模头；

(3)共挤流延：共挤模头的入口分配器将PP料熔融物分成两个PP层作为表层，将PE料熔融物作为中间层，在共挤模头的出口处汇合，并利用流延辊牵伸，经冷空气快速冷却，得到PP/PE/PP三层共挤膜；

(4)拉伸：将上述共挤膜在100-110℃下进行高温拉伸，然后在20-30℃下进行低温拉伸；

(5)热回缩：将经拉伸后的共挤膜在115-125℃下进行热回缩；

(6)热定型：将经热回缩后的共挤膜在125-135℃下进行热定型，得到厚度20-30μm的PP/PE/PP锂电池动力隔膜。

所述均聚聚丙烯和间规聚丙烯的质量比为20:0.5-5。

所述高密度聚乙烯和钛酸酯偶联剂的质量比为20:0.2-2。

钛酸酯偶联剂在热塑性塑料、热固性塑料及橡胶等填料体系中具有较好的偶联效果，因此钛酸酯偶联剂通常用于塑料或橡胶中以改善填料的分散性。本发明利用高密度聚乙烯和钛酸酯偶联剂制备隔膜PE层，旨在通过钛酸酯偶联剂的添加来优化隔膜的热稳定性，而将钛酸酯偶联剂作为隔膜PE层加工原料以提高隔膜热稳定性的应用在本领域的现有技术中未见公开。

所述PP料的双螺杆挤出机的各区温度为I区160-170℃、II区170-180℃、III区180-190℃、IV区180-190℃、V区190-200℃、机头200℃。