锂离子微孔膜生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种锂离子微孔膜生产工艺。
【背景技术】
[0002]目前世界上常用的电池有:一次性的碱性锌锰电池、可充电的镍电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等4种。其中锂离子电池由于其高效、安全、工作电压高、能量密度大、长循环寿命、无记忆效应、无污染等优点已逐步成为各类电子产品的主要电源。
[0003]中国虽然是世界上最重要的锂离子电池生产国之一，但锂离子电池产品的质量处于中、低端水平。锂离子微孔膜严重依赖进口，据数据显示，2013年我国从日、美、韩等国家进口锂离子微孔膜的金额为3.2亿美元。锂离子微孔膜的研发尤其是产业化方面，我国仍远远落后于世界先进水平。
[0004]微孔膜是锂离子电池的重要组成部分，微孔膜的优劣直接影响了电池的内阻、容量、循环性能等特性。以往的锂离子微孔膜多是单层膜，这种微孔膜的强度和透气性较差导致目前锂离子电池的循环性能差、电池寿命短，因此如何提高微孔膜的性能是目前急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种锂离子微孔膜生产工艺。
[0006]本发明是通过以下的技术方案实现的:锂离子微孔膜生产工艺依次包括以下步骤:成片步骤，聚乙烯原料和聚丙烯原料在挤出机中形成熔体流出，在挤出机外，设置卷曲设备和冷风机使聚乙烯原料和聚丙烯原料形成聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜；热复合步骤，将聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜设置在热压设备中复合，然后在冷却设备中形成复合薄膜；热处理步骤，设置热风设备持续对加热炉中的复合薄膜吹热风；拉伸步骤，用拉伸设备拉伸复合薄膜。
[0007]优选的，成片步骤中的挤出机在熔体出口处设置挤出模头，挤出模头紧贴卷曲设备，挤出模头和所述卷曲设备间的距离< 7mm。
[0008]优选的，成片步骤中挤出机处理聚乙烯原料的温度为200-210°C，挤出机处理聚丙烯原料的温度为210-230°C。
[0009]优选的，卷曲设备、热压设备、冷却设备和拉伸设备都设置有匀速转动的辊轴和驱动个辊轴转动的电机，卷曲设备、热压设备、冷却设备和拉伸设备中的各辊轴至少由一个电机驱动。
[0010]优选的，卷曲设备的棍轴处理聚乙稀原料时线速度为35-40m/min，温度为110-120°C，拉伸比在250倍以上；卷曲设备的辊轴处理聚丙烯原料时线速度为30-35m/min，温度为85-95°C，拉伸比在200倍以上；冷风机的温度为20_30°C。
[0011]优选的，热复合步骤中热压设备和冷却设备的辊轴的线速度为5-6m/min ;热压设备的辊轴温度为120-130°C，冷却设备的辊轴温度为45-55°C。
[0012]优选的，热处理步骤中热风设备持续作用复合薄膜的时间为5-7小时，温度为120-130°C。
[0013]优选的，拉伸步骤依次包括冷拉伸步骤和热拉伸步骤；冷拉伸步骤中辊轴的温度为40-50°C，拉伸比为15-25% ;热拉伸步骤中辊轴的温度为115-125°C，拉伸比为110-120%。
[0014]优选的，热拉伸步骤完成后控制温度在125-135°C的下停留20-30秒。
[0015]优选的，复合薄膜为三层结构，中间层为聚乙烯薄膜，上、下层为聚丙烯薄膜。
[0016]有益效果是:本发明描述了一种聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜复合成的三层薄膜的生产工艺，这种工艺与现有工艺相比，增大了聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜成片的拉伸比和复合薄膜热压的线性压力，并且针对不同步骤的需要设定辊轴的线速度，从而使得微孔膜强度增加、透气性和平衡性加强。本发明描述工艺中聚乙烯和聚丙烯原料均选用超高分子量原料，使得拉伸过程中，拉伸温度和拉伸倍率变化对超高分子原料的影响较小。
【具体实施方式】
[0017]本实施例的一种锂离子微孔膜生产工艺，包括成片步骤、热复合步骤、热处理步骤和拉伸步骤。
[0018]成片步骤:聚乙烯原料和聚丙烯原料在挤出机中形成熔体流出，在挤出机外，设置卷曲设备和冷风机使聚乙烯原料和聚丙烯原料形成聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜。挤出机在熔体出口处设置挤出模头，挤出模头紧贴卷曲设备，挤出模头和卷曲设备间的距离< 7mm，挤出模头优选的采用衣架形垂直布置的挤出模头，挤出模头的幅宽优选为1000mm，间隙宽优选为3mm，温度优选为200-210°C，卷曲设备的辊轴处理聚乙烯原料时线速度优选为40m/min，温度优选为115°C，拉伸比在250倍以上；卷曲设备的辊轴处理聚丙烯原料时线速度优选为32m/min，温度优选为90°C，拉伸比在200倍以上；冷风机的温度优选为25°C。成片步骤得到的聚乙烯薄膜膜厚11 ym，弹性回复率为29.6% ;成片步骤得到的聚丙烯薄膜膜厚12ym。在150°C经60分钟热处理后，聚丙烯薄膜的100%弹性回复率为88.2%。成片步骤的目的是通过高倍率的拉伸使聚乙烯原料和聚丙烯原料的分子链排列成片晶结构。
[0019]热复合步骤:将聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜设置在热压设备中复合，然后在冷却设备中形成复合薄膜。复合薄膜优选为三层结构，中间层为聚乙烯薄膜，上、下层为聚丙烯薄膜。热压设备和冷却设备的辊轴的线速度优选为5.4m/min ;热压设备的辊轴温度优选为125°C，冷却设备的辊轴温度优选为50°C。热复合步骤得到的复合薄膜膜厚34 y m，复合薄膜的每层膜之间的剥离强度为16g/15mm。热复合步骤的目的是提高聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜复合成的三层薄膜的物理性能。
[0020]热处理步骤:设置热风设备持续对加热炉中的复合薄膜吹热风。热风设备持续作用复合薄膜的时间优选为6小时，温度优选为125°C。热处理步骤的目的是消除复合薄膜的内应力，并修正热复合步骤中形成的缺陷，提高薄膜间的贴合度。
[0021]拉伸步骤:用拉伸设备拉伸复合薄膜。拉伸步骤依次包括冷拉伸步骤和热拉伸步骤；冷拉伸步骤中辊轴的温度优选为45 °C，拉伸比优选为20% ;热拉伸步骤中辊轴的温度优选为120°C，拉伸比优选为115%。热拉伸步骤完成后控制温度优选在130°C的下停留25秒。拉伸步骤得到的复合薄膜热松弛度为16.7%。冷拉伸步骤的目的是通过低温拉伸使得成片步骤所形成的片晶结构破裂，出现微小裂痕；热拉伸步骤的目的是把裂痕继续拉大，从而形成微孔。
[0022]本实施例的一种锂离子微孔膜生产工艺生产出的复合薄膜满足以下技术指标:厚度为15-40 y m，微孔的孔隙率为38 %，透气值为200-1200 s/100ml，热收缩为1.05h/90°C，拉伸强度彡1500 Kgf/cm2，穿刺强度为4N。
[0023]通过上述锂离子微孔膜生产工艺克服了以下技术难点:选择聚乙烯原料和聚丙烯原料的复合材料在高倍率拉伸下能够得到理想的片晶结构；复合材料在温度过高时不会因为聚丙烯薄膜易形成球晶而产生裂纹，温度过低时不会因为聚丙烯薄膜表面摩擦力大而产生细皱纹；热复合步骤速度提高，产量提升；生产完成的复合薄膜热松弛度低，透气性较好。
[0024]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于依次包括以下步骤:成片步骤，聚乙烯原料和聚丙烯原料在挤出机中形成熔体流出，在挤出机外，设置卷曲设备和冷风机使聚乙烯原料和聚丙烯原料形成聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜；热复合步骤，将聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜设置在热压设备中复合，然后在冷却设备中形成复合薄膜；热处理步骤，设置热风设备持续对加热炉中的复合薄膜吹热风；拉伸步骤，用拉伸设备拉伸复合薄膜。2.根据权利要求1所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述成片步骤中的挤出机在熔体出口处设置挤出模头，挤出模头紧贴卷曲设备，所述挤出模头和所述卷曲设备间的距离< 7_。3.根据权利要求1所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述成片步骤中挤出机处理聚乙烯原料的温度为200-210°C，挤出机处理聚丙烯原料的温度为210-230°C。4.根据权利要求1所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述卷曲设备、热压设备、冷却设备和拉伸设备都设置有匀速转动的辊轴和驱动个辊轴转动的电机，所述卷曲设备、热压设备、冷却设备和拉伸设备中的各辊轴至少由一个电机驱动。5.根据权利要求4所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述卷曲设备的辊轴处理聚乙烯原料时线速度为35-40m/min，温度为110_120°C，拉伸比在250倍以上；所述卷曲设备的辊轴处理聚丙烯原料时线速度为30-35m/min，温度为85-95 °C，拉伸比在200倍以上；所述冷风机的温度为20-30°C。6.根据权利要求4所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述热复合步骤中热压设备和冷却设备的辊轴的线速度为5-6m/min ;所述热压设备的辊轴温度为120-130°C，冷却设备的辊轴温度为45-55 °C。7.根据权利要求1所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述热处理步骤中热风设备持续作用复合薄膜的时间为5-7小时，温度为120-130°C。8.根据权利要求4所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述拉伸步骤依次包括冷拉伸步骤和热拉伸步骤；冷拉伸步骤中辊轴的温度为40-50°C，拉伸比为15-25% ;热拉伸步骤中辊轴的温度为115-125°C，拉伸比为110-120%。9.根据权利要求8所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述热拉伸步骤完成后控制温度在125-135°C的下停留20-30秒。10.根据权利要求1所述的锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于，所述复合薄膜为三层结构，中间层为聚乙烯薄膜，上、下层为聚丙烯薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子微孔膜生产工艺。锂离子微孔膜生产工艺，其特征在于依次包括以下步骤：成片步骤，聚乙烯原料和聚丙烯原料在挤出机中形成熔体流出，在挤出机外，设置卷曲设备和冷风机使聚乙烯原料和聚丙烯原料形成聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜；热复合步骤，将聚乙烯薄膜和聚丙烯薄膜设置在热压设备中复合，然后在冷却设备中形成复合薄膜；热处理步骤，设置热风设备持续对加热炉中的复合薄膜吹热风；拉伸步骤，用拉伸设备拉伸复合薄膜。
【IPC分类】H01M2/14, H01M2/16
【公开号】CN105244465
【申请号】CN201510678733
【发明人】文斌森
【申请人】江门市蓬江区华龙包装材料有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月20日