[发明专利]一种锂离子电池用静电纺丝复合隔膜及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于电池隔膜领域，具体涉及一种锂离子电池用静电纺丝复合隔膜及其生产工艺。

背景技术

隔膜是电池重要的原材料之一，其作用是将正极与负极材料隔开，容许离子通过，阻止电子通过，隔膜的主要作用是使电池的正、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。

随着锂离子电池的不断发展，尤其是在动力汽车和大容量储能电池方面，为了能够实现高倍率快速放电而对锂电池隔膜提出了更高的要求，既希望隔膜具有较高的孔隙率及通孔，又对耐高温性能提出了更高的要求，为保证安全性，锂电池隔膜通常要求闭孔温度较低和熔断温度较高，而且隔膜的吸液性是锂离子电池低内阻和高倍率的保障，同时为了保证锂离子电池安全性，需要避免正负极接触，对隔膜要求在高温下不收缩、不熔断，然而，隔膜原料已经决定了其隔膜的熔断性能，因此，对于如何获得吸液性能好且熔断性能优的隔膜成为研究者们需迫切解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合隔膜，其通过在原料中加入改性剂，得到改性后的隔膜，然后对改性后的隔膜静电纺丝，制备得到吸液保液性好、耐高温、安全性能优异的复合隔膜。

本发明的任务之一是提供一种锂离子电池复合隔膜，其技术解决方案包括：

一种锂离子电池复合隔膜，其包括基膜，所述基膜是以原料树脂、溶剂和萃取剂为原料制备得到的，其特征在于：所述基膜原料还包括酸改性聚烯烃树脂，所述酸改性聚烯烃树脂用作改性剂，所述酸改性聚烯烃树脂的添加量占原料树脂重量的0.5-3％。

作为本发明的一个优选方案，上述复合隔膜的吸液率提高了20％，在温度为120℃时，该复合隔膜的横向热收缩为0.8％，纵向热收缩为1％，破膜温度为200℃以上。

作为本发明的另一个优选方案，上述原料树脂为聚乙烯，溶剂为白油，萃取剂为二氯甲烷，上述聚乙烯与白油的重量比为1:2-6。

进一步的，上述酸改性聚烯烃树脂为酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物、酸酐改性的线形低密度聚乙烯聚合物、酸酐改性的聚丙烯聚合物或酸酐改性的高密度聚乙烯聚合物中的一种或几种的组合物。

本发明的任务之二是提供上述锂离子电池复合隔膜的制备方法，其包括以下步骤：

a、改性剂溶解，将酸改性聚烯烃树脂溶解在溶剂白油中，溶解温度为140-160℃，充分搅拌溶解后冷却至室温，得混合有改性剂的白油；

b、原料共混，将步骤a混合有改性剂的白油和聚乙烯粉混合搅拌，得混合物；

c、挤出、铸片冷却成型，将混合物喂入双螺杆挤出机，经计量、过滤、模头挤出、冷辊冷却成型；

d、将冷却成型的铸片双向拉伸得到含油隔膜，然后将含油隔膜中的溶剂白油萃取出来；

e、干燥、热定型、在线收卷，将萃取后的隔膜放入干燥箱中进行干燥，再放入高温热定型装置后去除隔膜内部的热应力，在线收卷得到基膜；

f、通过静电纺丝在步骤e所得基膜表面复合一层高分子材料，即得复合隔膜。

进一步的，步骤c中，双螺杆挤出机的直径为96mm，长径比为52，温度为200℃。

进一步的，步骤d中，经双向同步拉伸机拉伸为纵拉比为5.5倍，横拉比为6倍的含油隔膜。

进一步的，步骤e中，干燥箱温度为40℃，热定型温度为125℃。

进一步的，步骤f中，静电纺丝溶液中的溶质为聚偏氟乙烯、聚醚砜树脂或聚酰亚胺，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，静电纺丝溶液的浓度为10％-20％。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明与现有技术不同之处为，在原料的选择上加入了改性剂酸改性聚烯烃，由于隔膜的原料已经决定了其熔断性能，为了保证隔膜具有好的吸液性能，本发明通过加入改性剂酸改性聚烯烃，来改善隔膜与纺丝纤维的粘结力；在制备方法中，首先将改性剂通过搅拌溶解在高温白油中，然后将PE粉与溶解有改性剂的白油混合物喂入双螺杆挤出机，经计量、过滤、模头挤出、冷辊冷却；将铸片双向拉伸得到含油隔膜；隔膜进入萃取槽将其中的白油萃取出来；将萃取后的隔膜进行热定型处理；通过静电纺丝在隔膜表面复合一层高分子材料。通过本发明方法制备得到吸液率高，热收缩低，破膜温度高的锂离子电池复合隔膜。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明基膜的扫描电镜图；

图3为本发明复合隔膜的扫描电镜图。

具体实施方式