[发明专利]一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法

说明书

 

技术领域：

本发明涉及一种锂电池隔膜的制备方法，特别是一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法。

背景技术：

组成锂离子电池材料的正极、负极、隔膜和电解液中，隔膜是关键材料之一。隔膜在锂离子电池中主要有三个作用，（1）将正负极隔开，仅允许离子通过，是电子的绝缘体，以防止短路；（2）保持电解液，形成离子通道，而本身不参与电池内的电化学反应，高度弯曲的通道也可以防止锂枝晶生长；（3）在电池温度升高时微孔发生收缩或闭合，限制电流的升高起到保护的作用。但由于隔膜是绝缘的，不可避免地增大了电池的内阻，所以其性能直接影响了电池的内阻、界面结构、循环性能等。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能，具有非常重要的作用。

锂离子电池用聚烯烃微多孔膜的制作方法一般包括干法拉伸法和湿法溶剂法。干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高温退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后高温下使缺陷拉开形成微孔。

湿法又称相分离法或热致相分离法，将高沸点的烃类液体或低分子量的物质与聚烯烃树脂混合，加热溶化混合物并把熔体铺在薄片上，经过萃取、拉伸等工序得到聚烯烃微多孔膜。湿法溶剂法可制备出相互贯通的微孔膜材料，适用的材料广。例如日本专利JP-A-6-240036中公开了通过将胶状混合物晶型抽提前拉伸和抽提后拉伸，得到孔径尺寸分布显著的聚烯烃微多孔膜。但是由于利用固-液相分离机理得到的膜，只具有稠密的孔结构且膜的透气性较低，或因微孔膜的孔隙率较高，使膜的机械强度降低。因此，多孔膜不能同时具有高的强度和高的透气性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种既具有高的透气性能又具有高的机械强度的一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法。

实现本发明目的的技术方案是，一种锂离子电池聚烯烃隔膜的制备方法，其特征在于有以下步骤：（1）将聚烯烃树脂、无机颗粒和增塑剂，在150℃～280℃温度下，熔融成均一的溶液；所述聚烯烃树脂、无机颗粒和增塑剂的质量百分比分别为：聚烯烃树脂15-40%、无机颗粒4～10%、余量为增塑剂；所述聚烯烃树脂为：粘均分子量在1×10⁴～1×10⁷的下列化合物聚合的结晶性均聚物或两种以上均聚物的混合物：乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或聚甲基丙烯酸甲酯；所述无机颗粒为：二氧化硅、氧化铝、氧化铋的耐高温氧化物；碳酸锂、醋酸锂或高氯酸锂锂离子化合物；所述増塑剂为 ：为液体石蜡、固体石蜡和邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）中的一种；

（2）将步骤（1）的熔融液由模头挤出，并在冷却辊上冷却铸成厚片；

（3）将步骤（2）制成的厚片中的増塑剂用萃取工艺去除，萃取工艺中所用的萃取溶液为：下列中的一种：正己烷、庚烷、二氯甲烷、甲醇或乙醇。

（4）将步骤（3）的厚片先纵向后横向拉伸制薄膜，拉伸温度为聚烯烃树脂熔点温度，拉伸总倍率为3-30倍；

（5）将上述步骤（4）制成的聚烯烃树脂薄膜经80-150℃的热风烘干，得到聚烯烃树脂多微孔薄膜。

本发明与现有技术比较具有高透气性能同时还具有高的机械性能的显著优点。

具体实施方式： 

本发明采用如下的技术方案：（1）将聚烯烃树脂、无机颗粒和增塑剂，在150℃～280℃温度下，熔融成均一的溶液；（2）将所述熔融液由模头挤出，并在冷却辊上冷却铸成厚片；（3）将所述厚片中增塑剂萃取出；（4）将厚片进行先纵向再横向的双向拉伸制成薄膜；（5）在80～150℃下热风烘干得到所述聚烯烃微多孔膜。   

本发明所述的用于锂电池的聚烯烃微多孔膜的制备方法包括以下步骤：（1）将聚烯烃树脂、无机颗粒和增塑剂，在150℃～280℃温度下，熔融成均一的溶液；（2）将所述熔融液由模头挤出，并在冷却辊上冷却铸成厚片；（3）将所述厚片中增塑剂萃取出；（4）将厚片进行先纵向再横向的双向拉伸制成薄膜，拉伸温度为树脂熔点温度加10℃以下，拉伸总倍率为3～30倍；（5）在80～150℃下热风烘干得到所述聚烯烃微多孔膜。

所述步骤4中使用的萃取溶剂为下列中的一种：正己烷、庚烷、二氯甲烷、甲醇或乙醇。