专利名称：一种耐高温安全隔膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种耐高温安全隔膜的制备方法，属于锂离子电池隔膜技术领域。
背景技术：
锂电池已经成为日常生活中最常用的ー种电池，安全隔膜是锂电池外部防止其渗漏并保证其绝缘的膜结构。现有的安全隔膜在制备时，为了增强其性能，会在普通的隔膜中加入无机粒子，其制备方法通常是在普通隔膜外部涂布无机粒子，缺点是无机粒子容易脱落，生产エ艺烦琐。 添加的无机粒子有ニ氧化钛、ニ氧化硅，这种无机粒子稳定性一般，与聚合物及锂电池电解液容易发生反应或溶解。总结上述，其缺点是无机粒子容易脱落、产品稳定性能不高、隔膜的力学性能差、涂布的方式生产成本高。这说明现有的隔膜在无机原料的添加和エ艺生产两方面均需要改进。现有技术中亦有采用铝作为无机粒子，选择的无机粒子为纯铝，这种制备方法通常需要蒸汽加热生成氧化铝，成本较高，膜结构不稳定；另外，选择氧化铝作为无机粒子的制备方法中，氧化铝本身没有经过处理，仍然存在稳定性不高的问题。
发明内容
本发明提供ー种耐高温安全隔膜的制备方法，从无机粒子的处理和エ艺方面均做了改进，采用经过表面处理的纳米氧化铝作为无机粒子，并且采用混入产生胶体的形式制备，使产品耐高温性能更强，稳定性高、力学性能良好。本发明是通过以下的技术方案实现的—种耐高温安全隔膜的制备方法，是通过以下的步骤实现的(1)将纳米氧化铝在四异丙基ニ钛酸酯中进行表面预处理，具体为将所述纳米氧化铝质量的1 4%的四异丙基ニ钛酸酯和聚丙烯与纳米氧化铝进行混合，在120 145°C 条件下硫化20min，再在150°C条件下二次硫化池；(2)将预处理后的纳米氧化铝，粒径为20nm 50nm，均勻混入聚合物中，加入量为聚合物质量的0. 3% 3. 0%，混合均勻后加工成基膜；(3)将基膜在5 100°C和1 5倍的拉伸倍率下进行冷拉伸，观察至串晶结构破裂，形成微小裂痕缺陷时停止；冷拉伸结束后在90 155°C，1 4倍的拉伸倍率下进行热拉伸，形成微孔薄膜结构后结束；(4)微孔薄膜进行负拉伸，100 165°C定型，达到孔隙率35 60%，形成空隙均勻的微孔耐高温产品。所述步骤(1)中的预处理过程以便于纳米氧化铝颗粒与聚合物之间有良好的相容性，能够形成良好的分散状态。所述步骤O)中的聚合物是聚乙烯或聚丙烯中的ー种；将原料混合后，加工成基膜为本领域技术人员常用的挤出加工方法。
所述步骤(3)中冷拉伸的速度为0. 1 30. Om/min。所述步骤(4)中定型处理的时间是5min 10h。本发明的有益效果为本发明选用的无机颗粒材料是纳米氧化铝，属于一种陶瓷材料，耐高温，化学性能稳定，不与聚合物及锂电池电解液发生反应或溶解。与ニ氧化钛及 ニ氧化硅颗粒相比，具有更优良的阻碍电子传导的能力，在电池正常状态下可减少电池内部漏电，在电池遇到高温或外界压カ的紧急状况下可以阻止正负极短路，采用经过表面预处理的无机粒子混入隔膜内部的方式，在综合性能上明显要高于隔膜外部涂布无机粒子的方式，原因有三一是可以防止无机粒子脱落，增强隔膜的稳定性，ニ是增强隔膜的力学性能，三是比外部涂布方式降低生产成本。本发明的高温安全隔膜耐高温温度可以大大 170 180 0C ο
具体实施例方式以下结合实施例，对本发明做进ー步说明。实施例1采用聚乙烯IOOkg作为原料。(1)将纳米氧化铝在四异丙基ニ钛酸酯中进行表面预处理；(2)将筛选的粒径为20nm 50nm、预处理后的纳米氧化铝均勻混入聚合物中，加入量为聚合物质量的0. 3kg，混合均勻共挤后加工成基膜；(3)将基膜在5°C和5倍的拉伸倍率下进行冷拉伸，拉伸速度为0. 25m/min，观察至串晶结构破裂，形成微小裂痕缺陷时停止；冷拉伸结束后在90°C，2倍的拉伸倍率下进行热拉伸，形成微孔薄膜结构后结束；(4)微孔薄膜进行负拉伸，100°C定型lOmin，形成空隙均勻的微孔耐高温产品，要求孔隙率为35%。实施例2采用聚乙烯IOOkg作为原料。(1)将纳米氧化铝在四异丙基ニ钛酸酯中进行表面预处理；(2)将筛选的粒径为20nm 50nm、预处理后的纳米氧化铝均勻混入聚合物中，加入量为聚合物质量的3kg，混合均勻共挤后加工成基膜；(3)将基膜在65°C和2倍的拉伸倍率下进行冷拉伸，拉伸速度为lOm/min，观察至串晶结构破裂，形成微小裂痕缺陷时停止；冷拉伸结束后在120°C，1倍的拉伸倍率下进行热拉伸，形成微孔薄膜结构后结束；(4)微孔薄膜进行负拉伸，165°C定型;Bh，形成空隙均勻的微孔耐高温产品，要求孔隙率为45%。实施例3采用聚乙烯IOOkg作为原料。(1)将纳米氧化铝在四异丙基ニ钛酸酯中进行表面预处理；(2)将筛选的粒径为20nm 50nm、预处理后的纳米氧化铝均勻混入聚合物中，加入量为聚合物质量的1kg，混合均勻共挤后加工成基膜；(3)将基膜在100°C和1倍的拉伸倍率下进行冷拉伸，拉伸速度为30m/min，观察至串晶结构破裂，形成微小裂痕缺陷时停止；冷拉伸结束后在155°C，3倍的拉伸倍率下进行热拉伸，形成微孔薄膜结构后结束；(4)微孔薄膜进行负拉伸，125°C定型10h，形成空隙均勻的微孔耐高温产品，要求孔隙率为60%。上述实施例1-3的产品进行耐高温测试，其耐高温测试结果分别为，1700CUSO0C 和 178°C。
权利要求
1.ー种耐高温安全隔膜的制备方法，其特征在于是通过以下的步骤实现的(1)将纳米氧化铝在四异丙基ニ钛酸酯中进行表面预处理，具体为将所述纳米氧化铝质量的1 4%的四异丙基ニ钛酸酯和聚丙烯与纳米氧化铝进行混合，在120 145°C条件下硫化20min，再在150°C条件下二次硫化汕；(2)将预处理后的纳米氧化铝，粒径为20nm 50nm，均勻混入聚合物中，加入量为聚合物质量的0. 3% 3. 0%，混合均勻后加工成基膜；(3)将基膜在5 100°C和1 5倍的拉伸倍率下进行冷拉伸，观察至串晶结构破裂，形成微小裂痕缺陷时停止；冷拉伸结束后在90 155°C，1 4倍的拉伸倍率下进行热拉伸， 形成微孔薄膜结构后结束；(4)微孔薄膜进行负拉伸，100 165°C定型，达到孔隙率35 60%，形成空隙均勻的微孔耐高温产品。
2.如权利要求1所述的ー种耐高温安全隔膜的制备方法，其特征在于所述步骤O)中的聚合物是聚乙烯或聚丙烯中的ー种。
3.如权利要求1所述的ー种耐高温安全隔膜的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中冷拉伸的速度为0. 1 30. Om/min。
4.如权利要求1所述的ー种耐高温安全隔膜的制备方法，其特征在于所述步骤中定型处理的时间是5min 10h。
全文摘要
本发明公开了一种耐高温安全隔膜的制备方法，是通过以下的步骤实现的(1)将纳米氧化铝在四异丙基二钛酸酯中进行表面预处理；(2)将预处理后的纳米氧化铝均匀混入聚合物中，加入量为聚合物质量的0.3％～3.0％，混合均匀后加工成基膜；(3)将基膜在5～155℃、拉伸速度为0.1～30m/min，拉伸比为1～5倍的条件下依次进行冷拉伸和热拉伸，形成微孔薄膜；(4)微孔薄膜进行负拉伸，100～165℃定型，形成空隙均匀的微孔耐高温产品。本发明产品可以防止无机粒子脱落，增强隔膜稳定性和力学性能，比采用外部涂布方式降低生产成本。
文档编号H01M2/16GK102544414SQ20121003472
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者范建国 申请人:南通天丰电子新材料有限公司