一种高安全性的多层锂电池隔膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微孔膜领域，特别是涉及一种聚烯烃材料微孔膜的制备方法，以及由 这种方法制备的聚烯烃微孔膜的应用。
【背景技术】
[0002] 近年来，聚烯烃微孔膜被广泛的应用于电池隔膜、过滤分离膜、医用膜等领域。在 应用过程中，低成本高效率，且制备孔分布及孔径大小均匀的产品是一大技术难点。尤其在 电池隔膜领域的应用，孔的均匀分布，孔径大小一致是电池优越性能的一大保障。同时，伴 随人们对清洁能源的需求，对环境的保护意识的提高，电力汽车行业也迎来了高速发展的 时期。从而使得高安全性，高放电倍率的储能电池应运而生，受到越来越多的技术工作者及 企业家的关注。
[0003] 通过不同功能层制备多层复合型微孔膜，进而得到安全性高的微孔隔膜，此类技 术已多见报道。中国专利CN10177931IA公开一种多层微孔膜的制备方法，将高耐热材料经 涂覆的方式于聚烯烃微孔膜进行复合，达到提高微孔膜的安全性的目的，然而此种方法工 艺流程繁琐，工序繁多，成本高，效率低，其过程废料对环境污染大。
【发明内容】
[0004] 本发明采用多层共挤再进行单向拉伸的方法制备微孔膜。此方法设备工艺技术完 善，通过多层共挤的方式将添加无机填料或者其他成孔填料的功能层与聚烯烃微孔膜进行 复合铸片，一次成型多层复合微孔膜前驱体。此后，复合膜前驱体经热处理，多层复合，单向 拉伸得到高性能微孔膜。通过此方法得到的微孔膜孔径分布均匀，生产效率高，无污染，成 本低，利于大规模生产。此外该方法孔径大小及分布易于调整。
[0005] 本发明的目的在于提供一种多层复合型高性能微孔膜的制备方法，通过该方法制 备的微孔膜具备两层高强度、高熔点的功能层，用于提高电池使用过程中的安全性能。
[0006] 本发明的上述目的可以通过如下技术方案得以实现：
[0007] a、铸片：将成孔添料与功能层树脂混合为功能层树脂A，其中成孔添料占重量 比为20 %~80%，再与聚烯烃树脂B进行三层共挤，其中A:B:A三层挤出厚度比例为 10:80:10~20:60:20,功能层树脂A为两个表层，聚烯烃树脂B为中间层，经该步骤制备前 驱体膜；
[0008] b、热处理：将步骤a中的前驱体膜经过80~150°C温度，2~14小时进行热处理， 得到热处理膜；
[0009] c、复合：将步骤b中制备的热处理膜，在0~150°C复合温度下进行再复合；
[0010] d、拉伸：将步骤c中复合的热处理膜，在25~150°C拉伸温度、及拉伸比例1~3 倍下进行拉伸成孔，得到最终的微孔膜。
[0011] 所述步骤a中的成孔添料包括：成孔添料选自金属或半导体元素中的至少一种的 氧化物、氢氧化物、硫化物、氮化物、碳化物或其混合物。其中，金属元素如Ca、Al、Si、Mg、Zn 或Ba等，半导体元素如娃、锗、硼、硒、蹄或碳等。
[0012] 所述步骤a中的功能层树脂包括：聚乙烯，聚丙烯，聚偏氟乙烯（PVdF)、聚四氟乙 烯（PTFE)、聚氨酯、聚甲基戊烯（PMP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚碳酸酯（PC)、聚 酯、聚乙烯醇（PVA)、聚丙烯腈（PAN)、聚甲醛（PMO)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚氧乙烯 (PEO)、或纤维素，或其两种以上混合物。
[0013] 所述步骤a中的聚烯烃树脂优选为聚丙烯或聚乙烯。
[0014] 所述步骤a中的成孔添料与功能层树脂混合，其中，成孔添料优选重量占比为 30%~70%。
[0015] 所述步骤a中的功能层与聚烯烃树脂层的挤出厚度比例为：功能层与聚烯烃层组 合为A-B-A三层结构，A:B:A的挤出优选厚度比例为15:70:15~20:60:20。
[0016] 所述步骤b中的热处理温度优选为100~120°C，处理时间5~10小时。
[0017] 所述步骤c中的复合层数可优选为2~6层，复合温度优选为80~120°C。
[0018] 所述步骤d中的拉伸层数可优选为2~24层，拉伸温度优选80~120°C，拉伸比 例1. 5~2倍。
[0019] 有益效果描述：通过此方法得到的微孔膜孔径分布均匀，生产效率高，无污染，成 本低，设备投入成本低，利于大规模生产。此外该方法孔径大小及分布易于调整，通过改变 成孔填料比例及拉伸倍率，可便捷的改变微孔膜的孔隙率，从而改变孔的分布状况及孔径 大小。本发明在过程中引入复合工序的概念，可实现多层次的同步拉伸，大幅增加生产效 率。
【附图说明】
[0020] 图1三层隔膜结构图
[0021] 1和3为树脂与成孔添料混合制备的功能层；2为聚烯烃微孔层；4为功能层上的 微孔结构及分布；5为聚烯烃微孔层上的微孔结构及分布
[0022] 图2对比样品的孔径分布示意图
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0024] 实施例中，样品的厚度均以16 μ m为参考标准，其他条件见上述技术方案，不同之 处将在具体实施例中阐述。
[0025] 实施例1
[0026] 将碳酸钙（CaCO3)粉末按照30%的质量比添加到聚丙烯中，再与聚丙烯树脂经三 层共挤流延模头挤出，形成A-B-A三层结构的前驱体膜，A层为CaCO 3与聚丙烯混合层，B层 为聚丙烯层，三层挤出厚度比例为20:60:20。前驱体膜经过流延辊冷却成型，完成铸片过 程。将该前驱体膜在140°C条件下热处理4小时得到热处理。热处理膜通过专用复合设备 进行2层复合，复合温度为50 °C。
[0027] 经2层复合之后的热处理膜采用6放卷12层拉伸的模式进行拉伸，拉伸温度为 140°C，拉伸比例为2倍，得到成品。
[0028] 实施例2
[0029] 将氢氧化铝（Al (OH)3)粉末按照50%的质量比添加到聚丙烯中，再与聚丙烯树脂 经三层共挤流延模头挤出，形成A-B-A三层结构的前驱体膜，A层为Al (OH) 3与聚丙烯混合 层，B层为聚丙烯层，三层挤出厚度比例为15:70:15。前驱体膜经过流延辊冷却成型，完成 铸片过程。将该前驱体膜在130°C条件下热处理8小时得到热处理膜。该热处理膜通过专 用复合设备进行