[发明专利]一种锂离子电池用隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种孔隙率高、透气性好以及安全性高锂离子用隔膜及其制备方法。

背景技术

在锂电池领域中，隔膜是锂离子结构中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。

到目前为止，已研发出多种锂电池、锂离子电池隔膜。申请人在研究过程中注意到：这些商品化的聚烯烃隔膜有单层或三层隔膜(将三层微孔膜叠合热压在一起，形成PE/PP/PE结构)；在生产方法上采用通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高温退火获得高结晶度的取向薄膜。低温拉伸形成微缺陷，高温下使缺陷拉开，形成微孔；或通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产PP膜；或将高沸点的烃类液体或低分子量的物质与聚烯烃树脂混合，加热溶化混合物并把熔体铺在薄片上，然后降温发生相分离，再以纵向或双轴向对薄片做取向处理，最后用易挥发的溶剂提取液体获得薄膜。

现有的锂电池隔膜制造方法和工艺都不能达到以低成本生产高性能隔膜的要求。目前隔膜制造方法存在如下缺点：（1）采用结晶形成微缺陷，高温下使缺陷拉开，形成微孔；或加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用拉伸形成微孔的方法制造的隔膜难以得到高孔隙率和更好的透气性，满足不到更高的要求。（2）采用三层组合的方式虽然解决了隔膜的安全性，但三层基膜的材料不同，成孔工艺差别大，需分别成型后在叠加热合在一起，这样就要增加设备投资，增加生产控制和管理的复杂性，增加了生产成本，也不能生产厚度小于20μm的三层隔膜，造成使用的局限性。

发明内容

本发明提供了一种透气性好、安全性高的锂离子用隔膜。其原料以重量百分比计算包括以下组分：（1）聚烯烃；（2）高熔点聚合物，含量占聚合物总量的0-70%；（3）高沸点小分子化合物溶剂，占聚合物及溶剂总量的50%-95%。

优选的，聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯等，可以是一种或两种以上的混合。

优选的，高熔点聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚芳酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚4-甲基-1-戊烯等，可以是一种或两种以上的混合。

优选的，高沸点小分子化合物溶剂为正十二烷、液体石蜡、蓖麻油、十八醇、丙三醇等其中的一种或几种混合物。

本发明提供了一种锂离子用隔膜的制备方法，包括以下步骤：

第一步，原料进料：将聚烯烃、高熔点聚合物以及高沸点小分子化合物溶剂分别进行精确计量，并同时加入同一挤压机；

第二步，制隔膜厚片：挤压机进行熔融挤压并超塑化处理，并经熔体过滤器、计量泵以及熔体混合器后送入模头挤出，经铸片辊水冷却成0.3-3mm的隔膜厚片；

第三步，制隔膜薄片：将所述厚片经加热后进行单向或双向拉伸后成为10-50μm的隔膜薄片；

第四步，隔膜薄片的后处理：将所述隔膜薄片经洗涤剂洗涤后进行干燥热定型和分切处理。

优选的，挤压机为双螺杆挤压机。

优选的，熔融挤压的温度为165-295℃。

优选的，拉伸的拉伸倍率为8-12倍，拉伸的温度为100-160℃。

优选的，洗涤剂为己烷、庚烷、二氯甲烷、醚类等易挥发溶剂。

优选的，干燥热定型的温度为100-150℃。

由上可见，应用本发明实施例的技术方案，以简捷稳定的工艺生产出的锂离子电池用隔膜的孔隙率为40-80%，透气性为120-500s/100ml，隔膜的总厚度为10-50μm。不仅提高了锂离子电池用隔膜的孔隙率以及透气性，而且也提高了锂离子电池隔膜的安全性。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：