[发明专利]一种用于锂电池的聚乙烯隔离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂电池的聚乙烯隔离膜的制备方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题日益突出,混合电动车市场展现出蓬勃发展的势头。混合电动车中的锂离子电池必须具有放电电流较大、功率较高的性能特点。另外，一些电动工具、航模等电子产品也要求电池能够高倍率放电。传统的小型、低功率锂离子电池已不能完全满足市场的需求。

目前针对提高锂电池隔离膜的孔径和孔隙率主要有以下两种方案：第一种方案是添加无机物作为致孔剂，比如三氧化二铝、二氧化钛、硫酸钡等，但无机材料和聚乙烯的混合性很差，易导致分散不均匀，致使孔径分布太宽，孔隙率不均匀，影响到产品物理性能，如拉伸和穿刺等，且无法获得良好一致性的产品；另一种方案是通过在加工过程中提高拉伸倍率来增大孔径，但拉伸倍率增大，会导致拉伸不均匀，且加工中隔膜应力较大，影响到热稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于锂电池的聚乙烯隔离膜的制备方法，其具有更高的孔隙率和更大的孔径，更符合高功率锂电池隔离膜使用的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于锂电池的聚乙烯隔离膜的制备方法，该制备方法依次包括以下步骤：

    A、将由重量百分比为20～40%的聚乙烯和60～80%的成膜溶剂组成的原料混合；

B、将步骤A混合的原料熔融挤出、冷却形成片材；

C、将步骤B的片材纵向和横向拉伸制成薄膜；

D、将步骤C制得的薄膜通过萃取溶剂，萃取出成膜溶剂形成微孔膜；

E、将步骤D形成的微孔膜热定型形成隔离膜；

其中，所述聚乙烯的平均分子量5.0×10⁴～1.5×10⁶，分子量大于10⁶的聚乙烯占聚乙烯总重量的10～15%。

优选地，所述成膜溶剂为石蜡油、固体石蜡、大豆油、花生油、橄榄油、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和甘油酯中的一种或几种的混合物，所述成膜溶剂在40℃时的运动粘度为20~100cst。

优选地，所述步骤A中，先将聚乙烯与占成膜溶剂总重量60～80%的成膜溶剂预混合为a料，然后将剩余的成膜溶剂与所述a料混合。

更优选地，将剩余的成膜溶剂注入挤出机中与所述a料混合。

优选地，所述步骤C中，对片材进行多次纵向拉伸后横向拉伸，多次纵向拉伸的拉伸倍率依次增大。

更优选地，纵向拉伸倍率和横向拉伸倍率均大于四倍，且总拉伸倍率为25～45倍，拉伸温度为90～125℃，最好是在100～120℃之间，拉伸温度低于90℃，则可能导致薄膜断裂或是拉伸不均匀，拉伸温度高于120℃，拉伸很易完成，但由于分子链取向不够，则微孔膜机械性能会受到影响，同时也可能造成拉伸和厚度不均。如果纵向拉伸倍率、横向拉伸倍率低于4倍，总拉伸倍率低于25倍，则薄膜的机械性能较低且纵向和横向的均匀性差。如果总拉伸倍率高于45倍，则在拉伸过程可能会发生断裂，且最终微孔膜的收缩率会提高。

优选地，所述步骤E中，热定型后的隔离膜在收卷前将隔离膜放置在密闭的烘箱中，向烘箱中吹热风对所述隔离膜进行纵向热处理以消除隔离膜的热应力。

优选地，所述步骤B中，挤出温度要高于石蜡油和树脂能形成热力学单相的温度而低于热分解温度，挤出温度为150～270℃，最好是在170～250℃之间，冷却速率大于15℃/s，最好是高于80℃/s，冷却的方式通常是采用辊筒冷却，其冷却介质可以是水或是空气，熔体冷却时产生相分离，冷却速率的大小对最终孔的结构影响很大，且对微孔膜的熔融破裂温度的高低有直接影响，如果冷却速率太小，则聚丙烯和聚乙烯之间的相分离速率大于树脂和成膜溶剂的相分离速率，聚丙烯和聚乙烯之间的相容性变差，会影响到微孔膜的熔融破裂温度及其物理性能。