[发明专利]一种聚烯烃锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池生产技术领域，特别涉及一种聚烯烃锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的诸如环境污染、石油资源急剧消耗等负面影响，各国都在积极开展采用清洁能源的电动汽车。其中，锂离子电池是电动汽车主要的动力来源。另外，锂离子电池在3C、储能、动力等领域的应用也很广泛。隔膜是锂离子电池的核心关键材料之一，其作用是将正极与负极材料隔开、容许离子通过、阻止电子通过。隔膜的性能决定了电极的界面结构、电池的内阻和注液量等，进而影响电池的倍率、循环及安全性能等特性。聚烯烃锂离子电池隔膜的常见生产方法有湿法和干法，而干法又分干法单拉和双拉。近两年伴随着动力电池市场的兴起，湿法隔膜及其涂覆隔膜在国内愈发火热，甚至有很多业内人士认为其将主导未来动力电池隔膜市场，其实湿法隔膜有一些弱点，长时间使用后容易引发动力电池安全隐患。比如：湿法隔膜的热关闭温度及破膜温度较低，热收缩较大等将导致所生产的锂离子电池安全性能降低；湿法隔膜的孔径普遍较小，难以保障其高透气性；湿法隔膜成本较高，所使用的萃取剂易污染环境。干法单拉制作的隔膜两个方向上的力学性能差别较大，厚度的均匀性和一致性没有干法双拉好。干法双拉生产的隔膜热稳定性较好、工艺简单且无污染。而干法单拉和双拉的共同缺陷就是孔隙率调整范围较小、孔径不均匀等，但只要解决了此缺陷，尽量缩小其与湿法隔膜这方面的差距，干法双拉的应用前景还是很好的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术难题，提供一种聚烯烃锂离子电池隔膜，对干法双拉锂离子电池隔膜孔径的均匀性有较大的改善。

本发明的另一个目的在于提供一种用于上述聚烯烃锂离子电池隔膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚烯烃锂离子电池隔膜，由下述原料制备而成：聚烯烃树脂、成核剂、抗氧剂和偶联剂。

所述原料的质量配比为：成核剂:聚烯烃树脂＝0.001～10:100、抗氧剂:聚烯烃树脂＝0.001～5:100、偶联剂:聚烯烃树脂＝0.0001～0.003:100。

所述聚烯烃树脂采用不同分子量的聚丙烯或几种聚丙烯的混合物。

所述聚丙烯的分子量Mw为28～32万，分子量分布系数为7.5～8.5。

所述成核剂采用芳香胺类化合物、第IIA族金属元素盐类与二元羧酸的双组分复合物或合成物、稀土类化合物或聚合物型成核剂。

所述芳香胺类化合物为2,6-苯二甲酸环己酰胺或N,N’-二环己基-2,6-萘二酰胺。

所述稀土类化合物为硬脂酸镧与硬脂酸复合物，硬脂酸镧与硬脂酸的质量配比为6:4。

所述抗氧剂采用四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。

所述偶联剂采用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或超分散剂。

一种用于上述聚烯烃锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

a.原料的混配：按所述配比分别取聚烯烃树脂、成核剂、抗氧剂、偶联剂并混合均匀后通过挤出机进行塑化，制得混合料备用，其中，挤出塑化温度为180～280℃；

b.铸片：将所述混合料经挤出机进行塑化后送至冷辊铸片机铸成厚片备用，其中冷辊温度为30～150℃，膜片在冷辊停留时间控制在1～10分钟，厚片的厚度控制在50μm～200μm；

c.纵向拉伸：将所述厚片在30～130℃预热0.1～5分钟经过纵向拉伸，然后在80～150℃热定型0.1～10分钟，其中拉伸倍数为1.5～8.0；

d.横向拉伸：将步骤c得到的膜片在30～140℃下经过横向拉伸，然后在80～153℃下热定型0.1～10分钟，即得到锂离子电池隔膜产品，其中拉伸倍率为1.5～5。