一种新型的干法双向拉伸锂电隔膜、制备方法以及应用与流程

文档序号:12373750阅读:589来源:国知局
本发明涉及锂离子电池领域,具体涉及一种新型的干法双向拉伸锂电隔膜制备方法。技术背景锂离子电池属于化学电池,化学电池可根据是否重复利用分为一次电池和二次电池。一次电池也叫原电池,制成后即可使用,但在放电完毕后直接即被废弃,无循环使用功能,主要包括锌锰电池、碱性锌锰电池和一次锂离子电池等。二次电池又称为蓄电池,使用前须先进行充电,充电后可放电使用,放电完毕后还可以反复充电循环使用,主要包括铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池等,其中应用量较大的主要是铅酸电池和锂离子电池。锂离子电池产业链经过近二十年的发展已经形成了一个专业化程度高、分工明晰的产业链体系。上游为锂离子正负极材料、电解液、隔膜、其他材料和生产设备制造商;中游为锂离子电池和电池模组厂商;下游应用市场包括消费型产品、动力型产品和储能型产品等。锂电池隔膜的生产工艺包括湿法工艺和干法工艺,同时干法工艺又可分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。在现有技术中传统的干法双向拉伸锂电隔膜制备原理为,在原料中添加结晶成核剂,形成特定的β晶型,然后在双向拉伸过程中发生β晶型向α晶型转变,晶体体积收缩产生微孔。但这种工艺所制备的产品存在孔径分布过宽、厚度均匀性较差、产品质量稳定性较低等问题,大部分产品只能用于低端领域,很难向动力汽车电池等对隔膜的孔径一致性、厚度均匀性要求更高的高端领域拓展。技术实现要素:本发明利用干法单向拉伸中片晶分离原理,结合低取向挤出铸片、高温双向拉伸等方法,制备出孔径分布均匀的双向拉伸隔膜。采用此方法的生产设备/工艺技术简单易操作,能够高效连续地大规模生产。具体一种新型的干法双向拉伸锂电隔膜制备方法如下:a、铸片:将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体,然后从模头低温挤出,经冷却辊铸片,得到片状聚烯烃基膜,收成卷状。b、退火处理:将成卷基膜放入烘箱内,充分完善聚烯烃片晶结构;c、拉伸:将退火处理后的聚烯烃基膜依次进行纵向拉伸和横向拉伸即可得到一种新型的干法双向拉伸锂电隔膜。进一步,所述聚烯烃采用熔融指数为0.3~7.0g/10min,优选熔融指数为0.5~2.0g/10min,具体实施例中采用聚丙烯。进一步,所述a步骤中,挤出机工作温度在150~300℃,模头设定温度在150~250℃,冷却辊温度设定在20~120℃,作为优选,挤出机工作温度在195~225℃,模头设定温度在190~205℃,冷却辊温度设定在80~120℃。进一步,所述a步骤中,模头选用开度0.3mm~4.0mm,优选开度0.5mm~2.5mm。进一步,所述c步骤中,纵向拉伸的倍率设定为1.0~2.0,横向拉伸的倍率设定为1.5~3.0,拉伸温度设定为50℃~160℃,优选120℃~160℃。本发明具有以下优点:(1)本发明生产设备/工艺技术简单易操作,能够高效连续地大规模生产,工艺参数优化配置合理;(2)相对现有技术孔隙率提高约20%,安全性能好;(3)相对现有技术电池应用的容量显著提高;(4)本发明制备的干法锂电微孔隔膜,厚度为8μm~40μm,孔径分布均匀;(5)拉伸强度比现有技术提高16%。以下结合具体实施例进一步说明本发明。附图说明:图1-实施例样品孔径分布图。实施例:实施例中,采用熔融指数为1.0g/10min的聚丙烯,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。实施例1将聚丙烯颗粒通过240℃挤出机塑化形成聚丙烯熔体,然后从220℃模头挤出,经110℃冷却辊铸片成30u的片材聚丙烯基膜,收成卷状,将基膜推入烘箱内进行热处理;将热处理后的聚烯烃基膜在150℃下经1.5倍率的纵向拉伸和2.0倍率的横向拉伸后即可得到厚度为20u的双向拉伸锂电隔膜。实施例2将聚丙烯颗粒通过235℃挤出机塑化形成聚丙烯熔体,然后从220℃模头挤出,经105℃冷却辊铸片成35u的片材聚丙烯基膜,收成卷状,将基膜推入烘箱内进行热处理;将热处理后的聚烯烃基膜在155℃下经1.8倍率的纵向拉伸和2.3倍率的横向拉伸后即可得到厚度为25u的双向拉伸锂电隔膜。表1实施例样品性能对比实施例1实施例2厚度/um20.225.1透气/s243295孔隙率/%48.148.5纵向拉伸强度/MPA125121横向拉伸强度/MPA3536本发明生产设备/工艺技术简单易操作,能够高效连续地大规模生产,工艺参数优化配置合理;现对现有技术孔隙率提高20%,安全性能好;电池应用的容量显著提高;本发明制备的干法锂电微孔隔膜,厚度为8μm~40μm,孔径分布均匀;拉伸强度比现有技术提高16%。尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3 
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