[发明专利]一种三层锂电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料塑料薄膜，特别涉及一种三层锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池隔膜是锂电池结构中关键内层组件之一，其主要作用是将锂电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。锂电池隔膜的性能决定了锂电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的锂电池隔膜对提高锂电池的综合性能具有重要的作用。锂电池材质是不导电的，其物理化学性质对锂电池的性能有很大影响。锂电池的种类不同，采用的锂电池隔膜也不同。

聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相容性好、无毒性等优点，在众多领域得到了广泛的应用。当前，商品化的液态锂离子电池大多使用微孔聚烯烃隔膜，因为聚烯烃化合物在合理的成本范围内可以提供良好的机械性能和化学稳定性，而且具有高温自闭性能，更加确保了锂离子二次电池在日常使用上的安全性。在我国，锂离子电池原材料已基本实现了国产化，但是锂电池隔膜材料却主要依靠进口，一些制作锂电池隔膜的关键技术仍被日本和欧美垄断。锂电池隔膜在我国虽已有生产，但是各项指标还达不到国外的水平，甚至达不到使用的要求。在锂电池隔膜市场飞速发展的时候，在国内市场当中国产隔膜主要占份额的还是制造方法简单的单层聚烯层或者双层聚烯层隔膜，其性能方面却不能达到客户需求，例如：孔隙率、拉伸强度等。为了保证锂电池的高品质，国内锂电池生产用锂电池隔膜长期需从日本、美国和韩国进口，从而限制了国内整个锂电池行业的大步发展，因此在现有条件下解决三层锂电池隔膜的技术问题有着重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种闭孔温度低、孔隙率和透气率稳定、力学性能稳定、高温稳定性好的三层锂电池隔膜。

本发明的另一目的是提供上述三层锂电池隔膜的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种三层锂电池隔膜，所述隔膜采用三层共挤工艺制备得到，所述隔膜包括外层、中间层和内层，所述外层是由92~93%聚丙烯A组分、5~6%聚丙烯B组分和1~3%补强剂组分为原料制备而成，所述中间层是由83~86%聚乙烯A组分、13~14%聚乙烯B组分和1~4%添加剂组分为原料制备而成，所述内层是由93~95%聚丙烯A组分、3~4%聚丙烯C组分和1~4%补强剂组分为原料制备而成，其中百分比为重量百分比；

其中，所述聚丙烯A组分为高纯度聚丙烯共聚物，其熔体流动速率为3.3~3.6g/10min；所述聚丙烯B组分为聚丙烯共聚物，其熔体流动速率为2.0~2.8g/10min；所述聚丙烯C组分为聚丙烯共聚物，其熔体流动速率为2.9~3.2g/10min；所述聚乙烯A组分为线性高密度聚乙烯，其熔体流动速率为1.6~2.2g/10min；所述聚乙烯B组分为线性高密度聚乙烯，其熔体流动速率为1.0~1.5g/10min；所述补强剂组分为聚丙烯共聚物，其熔体流动速率为0.3~0.8g/10min；所述添加剂组分为线性高密度聚乙烯，其熔体流动速率为0.4~0.8g/10min。

所述熔体流动速率的测试方法：采用承德市大加仪器有限公司XNR-400X熔体流动速率仪器，按照GB/T3682-2000标准测试的，其中聚丙烯采用230℃，2.16Kg，聚乙烯采用190℃，2.16Kg。

所述三层锂电池隔膜的外层、中间层和内层的总厚度为20~60μm，外层：中间层：内层的厚度比例为7.6~8.4：6.8~7.2：7.6~8.4。

上述三层锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

a）混料、吸料步骤：外层配料：按照92~93%聚丙烯A组分、5~6%聚丙烯B组分和1~3%补强剂组分的配比进行充分混合，得到混料A1；中间层配料：按照83~86%聚乙烯A组分、13~14%聚乙烯B组分和1~4%添加剂组分的配比进行充分混合，得到混料A2；内层配料：按照93~95%聚丙烯A组分、3~4%聚丙烯C组分和1~4%补强剂组分的配比进行充分混合，得到混料A3；将上述混料A1、A2、A3利用真空吸料机分别吸料至三台螺杆挤出机的料筒处；

b）挤出、拉伸步骤：经过上述三台螺杆挤出机进行挤出，由外、中、内三层共挤并经过T型模头挤出，控制温度为60~80℃，线性速度为20~80m/min，拉伸倍率为500~1000%，即得中间过渡膜；