[发明专利]一种锂离子电池用聚烯烃微孔膜的制备方法及微孔膜

说明书

技术领域

本发明涉及高分子微孔膜材料技术领域，特别涉及一种锂离子电池用聚烯烃微孔膜的制备方法。 

背景技术

随着锂离子电池在电动汽车及新能源产业中的逐步推广，全球对锂离子电池的需求持续增长。由于聚烯烃微孔膜具有较高的孔隙率、抗撕裂强度、较低的电阻、良好的抗酸碱能力和弹性，因此成为锂离子电池隔膜的首选。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。 

目前由湿法工艺制备的聚烯烃微孔膜，被国内外许多锂电池生产企业所采用。湿法制备聚烯烃微孔膜先铸成厚片，之后一次性完成拉伸倍率在10倍以上的双向拉伸；用易挥发物质萃取其中的成孔剂，生成微孔,最后将该膜进行热定型，或者经过较低倍率的二次横向拉伸后再进行热定型，制备出聚烯烃微孔膜。 

但是，按照上述公知技术生产聚烯烃微孔膜，在铸片后需要将厚片的尺寸一次拉伸到位，拉伸倍率过大，因此从拉伸开始，到随后的萃取、热定型过程，设备的幅宽需要持续保持在宽幅状态。这样宽幅的薄膜，对拉伸设备、拉伸操作、萃取设备、热定型设备等方面的要求就会非常高，并因此在制造过程中容易出现诸多问题，从而对隔膜的性能及其均一性造成不良影响。具体表现在以下几个方面： 

1.铸片后进行单次大倍率拉伸成膜，容易出现脱夹、撕边、膜厚度不均，中间薄两边厚等现象、并且由于单次大倍率拉伸成膜，造成膜的幅宽过大；膜幅宽过大容易造成拉伸温度场不稳定，温控不均匀，直接影响膜厚度及微观结构的一致性；

2.膜的幅宽过大，容易造成萃取时张力不均匀，造成膜厚度方面一致性差；

3.膜的幅宽过大，热定型时，入片张力不易控制，温度场不稳定，容易造成产品性能不均一；

4.膜的幅宽过大，产品在横向方向上均一性差，导致膜性能统一性差，影响下游电池使用及电池性能；

5.由于大倍率单次拉伸的拉伸倍率受到限制，膜的孔隙率较低，透气性能较差，机械性能不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种锂离子电池用聚烯烃微孔膜的制备方法。 

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种聚烯烃微孔膜。 

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为： 

一种锂离子电池用聚烯烃微孔膜的制备方法，所述制备方法采用两次双向拉伸工艺，两次总拉伸倍率为16～100倍，并按如下步骤进行：

（1）挤出铸片：将聚烯烃树脂与成孔剂加入双螺杆挤出机内，熔融混合成均一的熔体，由模头连续挤出，并经冷却辊冷却铸成厚片；

（2）第一次双向拉伸：将上述厚片加热到聚烯烃树脂熔点以下进行第一次双向拉伸，双向拉伸倍率控制在4～10倍之间，得到含油薄膜；

（3）萃取：用溶剂萃取上述含油薄膜中的成孔剂，得到微孔膜Ａ；

（4）第二次双向拉伸：将上述微孔膜A预热后进行第二次双向拉伸，双向拉伸倍率控制在4～10倍之间，得到厚度更薄的微孔膜B；

（5）热定型：将上述微孔膜B进行热定型处理，得到锂离子电池用聚烯烃微孔膜。

上述制备方法，所述第一次双向拉伸时，横向或纵向的拉伸倍率大于等于2。 

上述制备方法，所述第二次双向拉伸时，横向或纵向的拉伸倍率大于等于2。 

一种锂离子电池用聚烯烃微孔膜，所述微孔膜厚度5～30μm，厚度标准偏差为±1.0μm以内，弧度小于2mm/m，孔隙率为35～65%，透气度为100～240s/100ml，离子电导率在5.0×10^-4S/cm以上，横纵向拉伸强度均在120MPa以上，刺穿强度在0.20N/μm以上。 

相对于现有技术，本发明具有以下优点： 

1.将单次大幅拉伸过程分为两次低幅拉伸完成，有效减少了脱夹、撕边现象，由于低倍率拉伸，容易控制拉伸温度场温度稳定一致，使拉伸、萃取过程稳定可控；

2.第一次低倍率拉伸后，进行萃取和热定型，由于膜的幅宽较窄，减小了萃取过程中场地和设备的使用，且在横向上的张力和温度容易控制，得到的隔膜性能一致性好；

3.将单次大幅拉伸过程分为两次低幅拉伸完成，扩大了整体拉伸倍率，且增加第二次拉伸有利于增大锂离子电池隔膜的孔径、提高隔膜的透过性能和机械性能；

4.采用本发明方法生产聚烯烃微孔膜，能极大满足湿法生产线在不增加幅宽的情况下提高产能的需要；