一种复合集流体用基膜材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及复合集流体，具体涉及一种复合集流体用基膜材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一，它不仅能承载活性物质，而且还可以将电极活性物质产生的电流汇集并输出，有利于降低锂离子电池的内阻，提高电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性能。

2、原则上，理想的锂离子电池集流体应满足以下几个条件：(1)电导率高；(2)化学与电化学稳定性好；(3)机械强度高；(4)与电极活性物质的兼容性和结合力好；(5)廉价易得；(6)质量轻。

3、集流体目前的发展趋势主要是轻薄化。在整个锂离子电池中，集流体占据了不小的重量组分，但本身并不提供能量密度，轻薄化是高能量密度锂离子电池的需求。

4、但在实际应用过程中，不同的集流体材料仍存在一些问题，因而不能完全满足上述多尺度需求。如铜在较高电位时易被氧化，适合用作负极集流体；而铝作为负极集流体时腐蚀问题则较为严重，适合用作正极的集流体。因此，在锂离子电池的使用过程中，我们通常使用铝箔和铜箔来分别作为正极及负极的集流体材料。在此基础上，伴随着市场要求的不断提高以及行业的发展，一种使用高分子薄膜作为基材，两侧附着金属层的材料开始受到大家的重视-即复合集流体材料。

5、当前世面上通常使用由pp/pet/pi等聚合物薄膜作为基膜，并通过真空磁控溅射镀膜/蒸镀+电镀、真空磁控溅射镀膜/电子枪蒸镀+电镀、化学镀+电镀、真空磁控溅射镀膜+化学、真空磁控溅射镀膜+电镀(溅镀法)等方法，在其表面沉积导电层铜或铝，以制备的新型复合集流体材料来可以代替锂电池里的铜箔或铝箔。

6、这种新型的复合集流体材料可以实现降本(高分子材料替代铜、铝)、增加电池能量密度(高分子材料密度更小，相同重量下能量密度更高)、以及提高安全性能(当电池出现短路后，较高的温度可以使高分子材料产生熔断效应，从而减轻短路危险，消除发生起火爆炸等安全隐患)的优势。

7、但随着市场的尝试，发现目前所使用的pp/pet/pi等基膜材料还存在着很大的局限性，pi(聚酰亚胺)总所周知的价格偏高，在复合集流体降本的这个方向上没有太多的优势，且其与铜之间的附着性不是很好，但其具有pp与pet材料没有办法实现的化学稳定性及绝缘性；pp(聚丙烯)虽然具有很好的耐酸性，且也是电池领域中更为认可的高分子材料，但其存在耐热性差的缺点，当使用磁控溅射或蒸镀或使用电子枪进行预镀时，会存在熔断的现象，从而会极大的影响生产的良率以及生产效率，并且由于pp的电绝缘性非常好，从而导致其与铜、铝之间的附着力虽然比pi好，但也还是不如pet材料；pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)作为上述材料中价格最低的基膜材料，其耐热性比pp也要好，与铜、铝之间的附着情况也相对较好，但其化学稳定性不如pp，且电绝缘性也不如pp材质。总而言之上述三种材料均具有各自的优缺点，这导致要想尽快的实现复合集流体材料的工业化生产及大规模的使用、替代传统铜箔、铝箔，仅使用现有的基膜材料是不可行的，故而基膜材料的选择将是当前研究的重要方向。

8、公布号为cn106117527a的中国专利申请文献，公开了一种高阻隔性pet/pp膜，将pp塑料粒子和pet塑料粒子加入到共挤流延膜机中制成包括pet层和pp层的pet/pp膜。pp塑料粒子通过共混改性发进行制备加入n，n′-(4，4′-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺、羟甲基丙烷三丙烯酸甲酯、4，4′-二羟基二苯硫醚来提高其阻隔性。pet塑料粒子通过合成改性法进行改性，以对苯二甲酸和乙二醇为基料，加入2-氨基对苯二甲酸、2-硝基对苯二酸-4-甲酯、1，4-二乙酰氧基苯、1，4-苯二甲醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2，3-二溴-2-丁烯-1，4-二醇、邻溴对苯二甲酸二甲酯、2，2-二氟-1，3-苯并二恶茂、氟硅酸镁来调整性能。通过将pet塑料粒子和pp塑料粒子进行共挤流延膜机进行挤出制成多层流延膜，能够通过两种材料之间的互补，从而达到一个较好的高阻隔、阻燃、抗菌的效果。但该专利并未涉及基膜材料附着性、化学稳定性等性能的改进，因此，还有待进一步提高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有复合集流体材料所存在的附着性差、稳定性差的问题。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

3、本发明的第一方面提出一种复合集流体用基膜材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将pp、pet和相容剂互混，加热熔融，获得pp/pet互混树脂熔体；

5、(2)将pp/pet互混树脂熔体造粒挤出，获得混合母粒，再次加热熔融，经过计量泵、过滤器、适配器后到达模头形成厚片；

6、(3)将厚片纵向拉伸后，再进行横向拉伸，即得。

7、有益效果：本发明通过使用相容剂，实现pp与pet材料的互混互融，从而达到中和pp与pet材料各自的优缺点，并通过加工流程设计，以及专属于pp/pet互混树脂熔体的工艺设计，获得更高性能的基膜材料，提高了材料的附着性、稳定性。

8、优选的，所述步骤(1)中pp与pet的质量比为1～99：99～1。

9、优选的，所述步骤(1)中相容剂的添加比例为0.1～10％。

10、优选的，所述步骤(1)相容剂包括但不限于环状酸酐型、羧酸型、环氧型、恶唑啉型、酰亚胺型、低分子型、异氰酸酯型中的一种或多种。

11、优选的，所述步骤(1)中加热温度为189～255℃。

12、优选的，所述步骤(2)中过滤器过滤具体采用两级过滤，粗过滤器的滤网孔径为30μm～50μm，精过滤器的孔径为15μm～20μm。

13、优选的，所述步骤(3)中纵拉倍率为1-6，横拉倍率为3.5-4.5。

14、优选的，所述步骤(3)横向拉伸之后，再经过牵引系统到收卷统收成大膜卷。

15、本发明的第二方面提出采用上述制备方法制备的复合集流体用基膜材料。

16、本发明的第三方面提出采用上述制备方法制备的复合集流体用基膜材料在复合集流体中的应用。

17、本发明的优点在于：

18、本发明通过使用相容剂，实现pp与pet材料的互混互融，从而达到中和pp与pet材料各自的优缺点，并通过加工流程设计，以及专属于pp/pet互混树脂熔体的工艺设计，获得更高性能的基膜材料，提高了材料的附着性、稳定性。

技术特征：

1.一种复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中pp与pet的质量比为1～99：99～1。

3.根据权利要求1或2所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中相容剂的添加比例为0.1～10％。

4.根据权利要求3所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)相容剂包括但不限于环状酸酐型、羧酸型、环氧型、恶唑啉型、酰亚胺型、低分子型、异氰酸酯型中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热温度为189～255℃。

6.根据权利要求1所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中过滤器过滤具体采用两级过滤，粗过滤器的滤网孔径为30μm～50μm，精过滤器的孔径为15μm～20μm。

7.根据权利要求1所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中纵拉倍率为1-6，横拉倍率为3.5-4.5。

8.根据权利要求1所述的复合集流体用基膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)横向拉伸之后，再经过牵引系统到收卷统收成大膜卷。

9.采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的基膜材料。

10.采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的基膜材料在复合集流体中的应用。

技术总结
本发明公开了一种复合集流体用基膜材料及其制备方法与应用，属于复合集流体技术领域。制备方法包括以下步骤：(1)将PP、PET和相容剂互混，加热熔融，获得PP/PET互混树脂熔体；(2)将PP/PET互混树脂熔体造粒挤出，获得混合母粒，再次加热熔融，经过计量泵、过滤器、适配器后到达模头形成厚片；(3)将厚片纵向拉伸后，再进行横向拉伸，即得。有益效果：本发明通过通过使用相容剂，实现PP与PET材料的互混互融，从而达到中和PP与PET材料各自的优缺点，并通过加工流程设计，以及专属于PP/PET互混树脂熔体的工艺设计，获得更高性能的基膜材料，提高了材料的附着性、稳定性。

技术研发人员：潘金峰,方月,徐辉,周冠辰,许晓龙,蒯赟
受保护的技术使用者：安徽元琛环保科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16