[发明专利]锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺、锂离子电池隔膜和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺、锂离子电池隔膜和锂离子电池，涉及锂离子电池隔膜制备技术领域。该锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺包括以下步骤：在退火处理前对聚烯烃基膜进行预拉伸，退火处理后进行二次拉伸；预拉伸的拉伸倍率为1.1～1.5，拉伸温度为100～150℃。本发明缓解了传统干法单向拉伸锂电隔膜拉伸强度和穿刺强度较低，拉伸强度最高达到170～180MPa，不能满足对隔膜强度的要求。本发明提供的隔膜干法单向拉伸工艺通过先在退火前进行预拉伸使拉伸过程分级进行，该工艺能够提升干法单向拉伸锂电隔膜强度，可使干法单向拉伸隔膜在拉伸强度上提升20～30％，在穿刺强度上提升10～20％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜制备技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺、锂离子电池隔膜和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有开路电压高、高能量比和容量大的特点，一直以来都是新能源汽车厂商青睐的动力电池，而锂离子电池结构中，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。隔膜的拉伸强度/穿刺强度便是其中的一个重要的衡量指标，隔膜强度越高能更好的保障电池的安全性。

目前锂离子电池隔膜的制备工艺分为三类，干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法双向拉伸。其中，干法单向拉伸工艺是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，再高温退火获得高结晶度取向薄膜，这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后高温下使缺陷拉开，形成微孔。这种工艺经过几十年的发展，已经十分成熟，是目前行业内较多生产厂商选择的一种工艺方法。

传统干法单向拉伸锂电隔膜的制备流程为挤出→铸片→退火→拉伸，制得的单向拉伸隔膜拉伸强度在100MPa～160MPa之间，穿刺强度因厚度而不同，部分厂家通过选用高分子量、低熔融指数的原料，可使制得的单向拉伸隔膜拉伸强度达到170MPa～180MPa，但出于对锂离子电池安全性能的考虑，隔膜的强度仍需不断提升，需要进一步能够提升干法单向拉伸锂离子电池隔膜强度的工艺方法。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺，该工艺采用分级拉伸方式，通过先在退火前进行预拉伸使拉伸过程分步分级进行，该工艺能够提升干法单向拉伸锂电隔膜强度，可使干法单向拉伸隔膜在拉伸强度上提升20～30％，可达200～230MPa，在穿刺强度上提升10～20％，16～20μm厚度隔膜的穿刺强度可达300～360g，此外采用此工艺简单易操作，能够高效连续地大规模生产。

本发明的目的之二在于提供一种采用所述的锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺得到的锂离子电池隔膜。该锂离子电池隔膜各项性能指标与传统制备的干法微孔隔膜差异无几，但拉伸强度上可提升20～30％，达到 200～230MPa，穿刺强度上提升10～20％，16～20μm厚度隔膜的穿刺强度可达300～360g。

本发明的目的之三在于提供一种包括所述的锂离子电池隔膜的锂离子电池，该锂离子电池通过采用本发明高强度的隔膜，安全性能更佳。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种锂离子电池隔膜的干法单向拉伸工艺，包括以下步骤：

在退火处理前对聚烯烃基膜进行预拉伸，退火处理后进行二次拉伸；预拉伸的拉伸倍率为1.1～1.5，拉伸温度为100～150℃。

优选地，预拉伸的拉伸倍率为1.2～1.3，拉伸温度为120～150℃。

进一步优选，预拉伸的拉伸倍率为1.2～1.3，拉伸温度为120～130℃。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，退火处理温度为 120～150℃，处理时间为5～16h；