[发明专利]热收缩率低的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，尤其是涉及一种能有效改善干法单向拉伸聚烯烃隔膜的强度和安全性能的热收缩率低的锂离子电池隔膜的制备方法及复合隔膜。

背景技术

作为锂离子电池关键组件之一的锂离子电池隔膜，绝大部分是采用聚烯烃材料为原料，通过单向或双向拉伸制备而成。聚烯烃薄膜在拉伸制孔过程中其分子链沿拉伸方向取向，取向的高分子链是不稳定的高能量构象，在一定的温度条件下，取向的高分子链趋向于能量更低的无规线团构象，宏观表现为热收缩。对于锂离子电池隔膜来说，高温条件下的收缩可能导致电池内部短路，而严重影响锂离子电池使用过程中的安全性。另外，热收缩可能影响锂离子电池隔膜孔径大小和孔径分布，进而影响锂离子电池隔膜的内阻及其它电池性能。因此降低锂离子电池隔膜热收缩对提高锂离子电池安全性和使用性能具有重要的意义，近年逐渐成为锂离子电池隔膜制备商和锂离子电池制备商关注的重点。

现有技术陶瓷涂覆复合膜的生产方法所制备的复合膜的热收缩率明显优于未改性的基膜的热收缩率，但方法需要购买涂覆设备和无机陶瓷浆料，且需要增加涂覆生产工序，提高了耐高温复合膜的生产成本和生产效率。还有一种锂离子电池隔膜是通过使用高活性催化剂和特殊助剂，调控原料的等规度、熔体流动速率、灰分含量、挥发分含量和分子量分布等，使聚丙烯原料能较好的应用于锂离子电池隔膜生产，这种技术虽涉及锂离子电池隔膜专用原料，但未从原材料方面入手对隔膜热收缩性能进行改善。

发明内容

为克服上述缺点，提供一种能完善锂离子电池的使用安全性和提升锂离子电池综合性能的热收缩率低的锂离子电池隔膜及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种热收缩率低的锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将包括聚烯烃树脂和耐热填料的物料通过搅拌混料机搅拌均匀，得到混合物Ⅰ；所述耐热填料包括无机材料填料或高分子材料填料或两者的混合填料；

步骤2：将混合物Ⅰ加入到挤出机中造粒，制备得到耐热母料Ⅰ；

步骤3：将包括聚烯烃树脂和耐热母料Ⅰ的物料通过搅拌混料机搅拌均匀，得到混合物Ⅱ；

步骤4：将混合物Ⅱ加入到挤出流延设备中进行铸片，制备前驱体膜；

步骤5：将所得前驱体膜放入恒温烘箱中进行退火处理；

步骤6：将退火后的前驱体膜进行纵向拉伸，制备出具有微孔结构的隔膜。

作为一种优选方式，所述步骤1中的耐热填料的粒径：≤600nm，耐热填料的添加量：1-20％，搅拌速度：500-6000rpm，搅拌时间：10-40min。

作为一种优选方式，所述步骤2中的挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度：180-240℃，螺杆转速：60-300rpm。

作为一种优选方式，所述步骤3中耐热母料Ⅰ的添加量：1-20％，搅拌速度：500-6000rpm，搅拌时间：10-40min。

作为一种优选方式，所述步骤4中挤出机温度：180-240℃，模头温度：185-235℃，流延辊温度：50-110℃，制备的前驱体膜厚度：10-40μm。

作为一种优选方式，所述步骤5中烘箱的温度为100-150℃，退火时间为10-300分钟。

作为一种优选方式，所述步骤6中拉伸温度为100-150℃，拉伸倍率为0.5-3.0。

作为一种优选方式，所述无机材料填料为三氧化二铝颗粒、二氧化硅颗粒、氢氧化镁颗粒、二氧化钛颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒或二氧化锆颗粒等。

作为一种优选方式，所述高分子材料填料为以下聚合物颗粒中的一种或多种：聚亚苯基、聚对二甲苯、聚芳醚、聚芳酯、芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹啉、聚吡咯、石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物、喹啉类梯形聚合物、无机聚合物、酚醛树脂或环氧树脂，主链含硅、磷或硼的有机聚合物。

本发明还公开了一种根据上述制备方法所制备的隔膜。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明制备的热收缩率低的锂离子电池隔膜具有较低的热收缩率，这大大提高所加工的锂离子电池的使用的热安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的锂离子电池隔膜的SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种热收缩率低的锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：