[发明专利]一种高穿刺强度锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜的加工领域，尤其是涉及一种能提高微孔膜横向强度进而提高电池的安全性的高穿刺强度锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

随着锂电池应用领域的不断扩大和锂电产品在人们生活中的影响不断深化，人们对锂电池性能的要求也越来越高。为了满足锂电池的发展要求，隔膜作为锂电池的重要部件不仅应具有良好的化学稳定性、较低的制造成本，同时提高锂离子电池的安全性能也是目前锂电发展的重要趋势。

干法单向拉伸制备锂离子电池隔膜的技术近几年发展也比较迅速，其成型原理是，具有一定结构的高分子熔体在一定的条件下单向挤出，在挤出方向上，高分子受力，形成高取向结构，在与挤出方向垂直的方向上，因为没有取向，晶片与晶片之间仅靠范德华力支持，这种微观结构经过退火，沿挤出方向拉伸后形成微孔膜，此微孔膜纵向（挤出拉伸方向）高度取向，强度较高（大于100MPa以上），而横向（垂直于挤出拉伸方向）的拉伸强度很小（10-15MPa左右），虽然横向没有拉伸取向，横向的热收缩较小，在电池中不易发生横向收缩，是干法单向拉伸膜的一个优势，但是横向强度小，在电池装配时，容易发生撕裂现象，更为严重的是，锂离子电解液在一定的条件下，容易在电池中产生锂枝晶，锂枝晶比较尖锐，容易在横向强度小的隔膜上刺穿，产生微短路，造成电池自放电或者造成安全事故。

发明内容

为克服传统拉伸制备锂离子电池隔膜方法的缺点，本发明的目的在于提供一种在不影响微孔膜基本性能如（透气性、孔隙率等）的条件下，提高微孔膜的横向强度，使隔膜能更好的适应电池的装配性，以及减少或者杜绝因锂枝晶刺穿而产生的微短路问题，提高电池的安全性能的高穿刺强度锂离子电池隔膜及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种高穿刺强度锂离子电池隔膜，由重量百分比为75-99.9%的主体烯烃树脂和重量百分比为25-0.1%辅助添加剂组成，所述主体烯烃树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯晴中的一种或多种，所述辅助添加剂为增塑剂、填充剂、阻燃剂、抗氧化剂中的一种或多种。

具体的，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡中的一种或多种；所述填充剂为硅酸盐、滑石、碳酸盐中的一种或多种；所述阻燃剂为三氧化二锑、三水合氧化铝、硼酸锌、偏硼酸锌、四溴丁烷、六溴联苯、磷酸三（2,3-二氯丙基）酯中的一种或多种；所述抗氧化剂为酚类、胺类、含磷化合物、含硫化合物和有机金属盐中的一种或多种。

作为一种优选方式，所述隔膜的穿刺强度为240-350g，TD方向的拉伸强度为20-40Mpa。

本发明还公开了一种制备高穿刺强度锂离子电池隔膜的方法，包括以下步骤：

6）、将经过纵向拉伸的微孔隔膜进行横向拉伸，微孔膜行走的速度为0.5-200mm/min，拉伸温度为100℃-150℃，拉伸倍率为0.5-3.0。

作为一种优选方式，在步骤6）后还包括以下步骤：

7）、将经过横向拉伸的微孔膜进行热定型，定型的温度为110-160℃，定型时间为5-60分钟。

作为一种制备纵向拉伸的微孔隔膜优选方式，在步骤6）前还包括以下步骤：

1）、将主体聚烯烃树脂与辅助添加剂通过搅拌混料机搅拌均匀，搅拌速度为500-6000rpm，搅拌时间为10-40min，得到混合物Ⅰ；

2）、将所得混合物Ⅰ加入到挤出机中，在温度为180-240℃的条件下熔融塑化均匀的熔体；

3）、将所得熔体从模头挤出的铸片，模头温度为185-235℃，随后进入流延工序，流延温度为50-110℃，制备成厚度在8μm-40μm的中间体膜；

4）、将所得中间体膜放入恒温烘箱中进行退火处理，烘箱的温度为100-150℃，退火时间为10-300分钟；

5）、将退火后的中间体膜进行纵向拉伸，拉伸温度为100-150℃，拉伸倍率为0.5-3.0，制备出具有微孔结构的隔膜。

具体的，所述主体烯烃树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯晴中的一种或多种，主体烯烃树脂所占比例按重量百分比计算为75-99.9%。

具体的，所述辅助添加剂为增塑剂、填充剂、阻燃剂、抗氧化剂中的一种或多种，辅助添加剂所占重量百分比为25-0.1%。