[发明专利]聚烯烃微孔膜制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于聚烯烃薄膜技术领域，具体涉及一种聚烯烃微孔膜制备方法及其应用。

背景技术

目前，聚烯烃薄膜材料获得越来越多的应用和发展，当前最广泛的应用是作为锂离子电池的隔膜材料，成为锂离子电池的关键内层组件之一。隔膜材料对实际电池的性能有着至关重要的影响，隔膜本身既是电子的非良导体，但也允许电解质离子通过。此外，隔膜材料还必须具备良好的化学、电化学稳定性和机构性能以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。隔膜一般采用聚丙烯或聚乙烯塑料材料制成，可隔离电池正负极，以防止出现短路；还可以在电池过热时，通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

锂离子电池隔膜主要是聚烯烃微孔膜，目前工业化的制备方法主要有湿法双向拉伸和干法单向拉伸两种。湿法又称相分离法或热致相分离法，是将高沸点小分子作为致孔剂添加到聚烯烃中，加热熔融成均匀体系，然后降温发生相分离，拉伸后用有机溶剂萃取出小分子，可制备相互贯通的微孔膜材料。采用该法的具有代表性的国外公司有日本旭化成、东燃及美国Entek等，目前主要用于生产单层聚乙烯(PE)隔膜。用湿法双向拉伸方法生产的隔膜由于经过了双向拉伸具有较高的纵向和横向强度，但由于在生产过程中需要用有机溶剂进行萃取，带来了一定的环保问题和生产安全性的考虑。

干法熔融拉伸法制备微孔膜的基本原理是将聚合物熔体挤出后在高拉伸应力场下结晶，形成具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，然后经过热处理得到硬弹性材料。具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离，形成大量的微孔结构，再经过热定型即制得微孔膜。日本UBE与美国Celgard公司采用该法制备PE和聚丙烯(PP)的微孔膜。该方法形成的隔膜存在孔径及孔隙率较难控制等缺点，而且薄膜横向强度较低，给生产和使用过程带来了一系列的问题，例如横向强度低造成隔膜容易沿纵向撕裂，造成横向容易拉伸变形导致尺寸发生变化，给膜的展平造成困难等。

正如上面所述，隔膜性能的高低直接影响电池的综合性能，在隔膜性能指标中，透气性是一关键指标，透气性太低，锂离子穿过能力太小；透气性太高，电池内部树枝状晶体生成时，电池易短路。由于目前工艺局限性，难以达到较好的透气性能。

发明内容

有鉴于此，提供一种具有改良的透气性能以及横向透气性能分布均匀的聚烯烃微孔膜制备方法。

以及，提供上述聚烯烃微孔膜制备方法在制备隔膜或锂离子电池中的应用。

一种聚烯烃微孔膜制备方法，其包括如下步骤：

将聚烯烃在180～260℃下熔融挤出，流延成膜，得到聚烯烃流延基膜；

拉伸聚烯烃流延基膜，再进行热定型处理，获得预成型的聚烯烃微孔膜；

将所述预成型的聚烯烃微孔膜浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，浸泡后除去有机溶剂，获得所述的聚烯烃微孔膜。

以及，上述聚烯烃微孔膜制备方法在制备隔膜或锂离子电池中的应用。

在上述聚烯烃微孔膜制备方法中，在拉伸及热定型形成预成型的聚烯烃微孔膜的基础上，再浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，使得聚烯烃微孔膜的孔更圆更大，获得透气性能改善的、沿微孔膜横向透气性能分布均匀的、外观缺陷减少的聚烯烃微孔膜。该方法可广泛应用于制备隔膜或锂离子电池，提升隔膜和锂离子电池的综合性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的聚烯烃微孔膜制备方法流程图；

图2是根据本发明实施例的聚烯烃微孔膜制备方法得到的聚烯烃微孔膜扫描电镜图(以下简称SEM图)；

图3是传统未经浸泡形成的聚烯烃微孔膜SEM图；

图4是根据本发明实施例的聚烯烃微孔膜制备方法中用有机溶剂浸泡处理前后的孔径分布曲线图；

图5是根据本发明实施例的聚烯烃微孔膜制备方法中用有机溶剂浸泡处理前后透气性沿微孔膜横向分布曲线图；

图6是根据本发明实施例的聚烯烃微孔膜制备方法采用不同有机溶剂浸泡处理前后隔膜透光率变化曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，示出本发明实施例的聚烯烃微孔膜制备方法流程图，包括如下步骤：