[发明专利]一种聚乙烯表面接枝聚己二酸乙二醇酯制备锂电池隔膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯表面接枝聚己二酸乙二醇酯制备锂电池隔膜的方法，属于锂电池隔膜制备技术领域。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，锂离子电池主要由正负电极材料、电解质及隔膜组成。在锂离子电池正极和负极之间有一膜材料，通常称为隔膜，他是锂离子电池的重要组成部分。隔膜的主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，能够让离子在正负极间自由通过。锂电池隔膜在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料。由于聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有较高孔隙率、较低的电阻、较好的抗撕裂强度、较好的抗酸碱能力、良好的弹性及非质子溶剂的保持性能，故锂离子电池研究开发初期便采用它作为其隔膜材料。目前，锂离子电池隔膜材料主要仍采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。但聚乙烯、聚丙烯隔膜存在对电解质亲和性较差的缺点，导致短路、过充、针刺等问题，因此需要从电池的材料等来提高电池的安全特性，研究出一种对电解质亲和性好、安全性能高的锂离子电池隔膜，对锂离子的应用与发展具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前采用的聚乙烯、聚丙烯隔膜存在对电解质亲和性较差的缺点，导致短路、过充、针刺等问题，提供了一种聚乙烯表面接枝聚己二酸乙二醇酯制备锂电池隔膜的方法，该方法制备得到的锂电池隔膜安全性能高，对电解质亲和性较好。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种聚乙烯表面接枝聚己二酸乙二醇酯锂电池隔膜的制备方法，其具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，选取75～95份的聚乙烯、4.5～24.5份的聚己二酸乙二醇酯和0.5份的复合抗氧剂，在高速混合机中以2000～2500r/min的速度高速混合，混合时间为10～15min；

（2）将混合好的材料投入进双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到共混预改性后的聚乙烯树脂颗粒，将预改性后的聚乙烯树脂颗粒加入下料斗中，再从模头模口出来，经风环冷却、吹胀后，由稳泡架人字板牵引辊卷取，再将成品薄膜卷成筒，得聚乙烯薄膜；

（3）将上述制备的聚乙烯薄膜置于的辐照瓶中，对其进行抽真空后，再通入氩气，将上述充满氩气的密闭辐照装置置于γ射线辐照源室中进行辐照，辐照时间为20～30min即得预改性的聚乙烯薄膜；

（4）待辐照完成后，再将瓶中氩气气进行抽离，形成真空压力为-0.08MPa，在负压状态下，按预改性的聚乙烯薄膜和聚己二酸乙二醇酯质量比为5:1的比例，加入聚己二酸乙二醇酯，并保证将预改性的聚乙烯薄膜浸没；

（5）设置等离子射频频率，打开射频电源，使具有预改性的聚乙烯薄膜的辐照瓶处在射频两极的中间，打开射频电源后，在处理时外部电极间加上300～500kw的放电功率，处理瓶中氩气形成等离子体形态，处理时间为1～2min得预辐照等离子接枝处理后的聚乙烯薄膜；

（6）打开装置取出预辐照等离子接枝处理后的聚乙烯薄膜，用去离子水进行冲洗聚乙烯薄膜3～5次，去除表面均聚物后，在真空下干燥3～5h，即得到一种聚乙烯表面接枝聚己二酸乙二醇酯锂电池隔膜。

所述的密闭辐照装置辐射剂量率为6kGy/h，辐照剂量为300kGy。

所述的双螺杆挤出机各区温度为一区为180～185℃，二区为185～190℃，三区为190～195℃，挤出机转速50r/min。

所述的吹膜机器的各部分参数：螺杆直径为Ф45mm，螺杆长径比28：1，螺杆转速为12～100r/min，机头膜口直径为Ф50～Ф75mm，牵引辊直径为Ф650mm，牵引线速度为8～50m/min，薄膜折径宽度为130～600mm，风环直径为Ф450mm。

所述的复合抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比1:3混合制备而成。

本发明的应用方法：将制备得到的锂电池隔膜置于正极和负极之间，隔膜的使用寿命延长了原来的50%，对电解质亲和性好。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）该方法制备得到的锂电池隔膜安全性能高，对电解质亲和性较好；

（2）当内部短路时能提供更好的保护，过度充电时可提供充足的安全性，有较好的力学性能及热稳定性。

具体实施方式