[发明专利]一种聚烯烃微孔膜亲水性改性的方法及装置

说明书

本申请公开了一种聚烯烃微孔膜亲水性改性的方法及装置。本申请的聚烯烃微孔膜亲水性改性的方法，包括采用氟气对聚烯烃微孔膜进行改性处理，使得聚烯烃微孔膜微孔表面的氢原子与氟原子发生取代或加成反应，在聚烯烃微孔膜的微孔表面形成纳米级的氟化层。本申请的聚烯烃微孔膜亲水性改性方法，利用氟原子对微孔表面的氢原子进行替换或加成反应，在微孔表面形成纳米级的氟化层，有效的提高了聚烯烃微孔膜的表面能、粘结性和浸润性，从而使得聚烯烃微孔膜具有永久性亲水性效果。本申请的方法，操作简单易操作，可在线持续对聚烯烃微孔膜进行处理，且无需其它催化剂，环保安全。

技术领域

本申请涉及聚烯烃微孔膜加工领域，特别是涉及一种聚烯烃微孔膜亲水性改性的方法及装置。

背景技术

隔膜是锂离子电池的重要组成部分，直接影响锂离子电池的循环性能和充放电效率。目前，商品化锂离子电池的隔膜大多为聚烯烃微孔膜，包括聚丙烯(缩写PP)单层微孔膜、聚乙烯(缩写PE)单层微孔膜以及由PP和PE复合的多层微孔膜。聚烯烃微孔膜具有高孔隙率、高抗撕裂强度、高抗酸碱能力、耐化学试剂、价格低廉等优点；但是由于聚烯烃材料的表面能低，具有很强的惰性和疏水性，导致聚烯烃微孔表面与电解液的亲和性差，不利于电解液在隔膜表面充分润湿，从而增加了锂离子电池的内阻，影响电池的循环性能和充放电效率。

针对上述缺点，需要对聚烯烃微孔膜进行亲水性改性，目前报道的改性方法包括物理方法和化学方法。其中，物理方法包括电晕处理、紫外光辐照、等离子体处理等方法，物理方法的特点是，在聚烯烃微孔膜表面产生极性基团，通过极性基团的吸附作用提高薄膜表面的亲水性。但是物理方法对微孔膜改性的效果是暂时的，随着时间的延长会慢慢减弱并消失，同时也会对微孔膜的孔结构造成破坏，导致机械强度降低。

化学方法是指通过化学接枝在微孔表面引入亲水性强的单体或聚合物，从而使微孔膜具有永久的亲水性。化学方法已经成为聚合物薄膜表面亲水性改性的常用方法，但是该方法用于聚烯烃微孔膜表面亲水性改性时，由于作为电池隔膜的聚烯烃微孔膜孔道尺寸极小，约0.01μm～0.1μm，化学接枝后极易改变微孔膜的孔结构，使其孔隙率和透气率下降，内阻增大，导致锂离子电池的循环性能和充放电效率降低。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的用于聚烯烃微孔膜亲水性改性的方法，以及实施该方法的装置。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种聚烯烃微孔膜亲水性改性的方法，包括采用氟气对聚烯烃微孔膜进行改性处理，使得聚烯烃微孔膜微孔表面的氢原子与氟原子发生取代或加成反应，在聚烯烃微孔膜的微孔表面形成纳米级的氟化层。

本申请的方法，其关键在于采用氟气对聚烯烃微孔膜进行处理，利用氟原子与聚烯烃微孔膜微孔表面的氢原子进行取代或加成反应，形成纳米级的氟化层，以起到亲水性改性的作用。本申请的方法，在保障聚烯烃微孔膜本体孔结构不变，不影响其孔隙率、透气率等特征的情况下，有效的提高了聚烯烃微孔膜的表面能、粘结性和浸润性，使聚烯烃微孔膜获得永久亲水性效果。

优选的，氟气对聚烯烃微孔膜进行改性处理的温度为30～100℃。

优选的，氟气的浓度为体积比3～20％，余量为氮气。

需要说明的是，为了控制氢原子与氟原子的取代或加成反应，本申请优选的方案中，对氟气的浓度进行了限定，与此同时，为了使反应不受其它气体原子的影响，本申请优选的方案中，以惰性气体氮气作为背景，即采用氟气和氮气的混合气体对聚烯烃微孔膜进行处理。

本申请的另一面公开了采用本申请的方法制备的聚烯烃微孔膜。