[发明专利]一种结构均匀的锂离子电池微孔膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种结构均匀的锂离子电池微孔膜的制备方法，以聚烯烃树脂和辅助添加剂为原料，熔融塑化，模头挤出，流延成型，得到中间体膜；将中间体膜深冷处理，复合后得到复合中间体，然后在双向微张力下退火处理，纵向拉伸，得到锂离子电池微孔膜。本发明对中间体膜进行深冷处理，然后进行热复合，中间体膜内部高分子结构结晶进一步完善，从而锂离子电池微孔膜的微孔均匀，横向微孔分布一致性较好。并且，其横向强度提高，在电池装配过程中，更适合大规模的生产。采用本发明制备的微孔膜的微孔形状为椭圆形，通透性更好，所以隔膜在电池中的倍率放电性能，电解液保持率也更好，有利于提供电池的综合性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种结构均匀的锂离子电池微孔膜的制备方法。

背景技术

锂电池隔膜是锂离子电池核心部件之一，其成本大约占整个锂电池成本的20～30％，其性能的好坏对锂电池的整体性能有着非常重要的影响，是制约锂电池发展的关键技术之一。随着锂电池应用领域的不断扩大和锂电池产品在人们生活中影响的不断深化，人们对锂电池性能的要求也越来越高。为了满足锂电池的发展要求，隔膜作为锂电池的重要部件不仅应具有良好的化学稳定性、较低的制造成本，提高锂离子电池的安全性能也是目前锂电池发展的重要趋势。

目前在市场上尤其是动力电池领域应用较多的是干法工艺制备的微孔膜，制备工艺即熔融挤出拉伸法，是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，再高温退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后在高温下使缺陷拉开，形成微孔。美国ce lgard、日本宇部兴产等采用此工艺。通过该工艺制备单层微孔膜，一方面因为微孔膜两边都贴辊面，容易在表面造成划伤、针眼、两点等缺陷，在电池使用中就存在安全隐患，所以实际中一般采用多层复合后进行拉伸，制备后可以将两面表层去掉，中间部分根据客户要求就行分层。这种工艺虽然保证了隔膜的品质，也提高了效率，但现有复合设备所用的复合辊为常温复合，产品在复合时各层之间的气体无法及时排除，形成小气泡，且各层复合膜贴合的程度存在差异，导致拉伸过程中鼓气泡的部分无法拉伸成孔，形成“盲孔“区域，且膜贴合的程度不同，在受力拉伸时，会形成严重的”颈缩“，所制备一定宽度(目前产品幅宽一般≥800mm)的微孔膜产品横向的性能差别较大，部分透气等关键指标的差异能达到200s/100ml以上。干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产单层PP膜，但是因为在其制备过程中涉及β晶型向α晶型的转变，微孔的结构不好控制。

本发明人考虑，制备一种锂离子电池微孔膜，微孔均匀，横向微孔分布一致性较好。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种结构均匀的锂离子电池微孔膜的制备方法，制备的锂离子电池微孔膜的微孔均匀，横向微孔分布一致性较好。

有鉴于此，本发明提供了一种结构均匀的锂离子电池微孔膜的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃树脂和辅助添加剂混合，搅拌后得到混合物；将所述混合物加入挤出机中，熔融塑化，得到熔体；将所述熔体从模头挤出，流延成型，得到中间体膜；将所述中间体膜进行深冷处理，然后取多卷深冷处理后的中间体膜进行复合，得到复合中间体，复合辊的温度为40～70℃；将所述复合中间体在双向微张力下退火处理，然后进行纵向拉伸，得到锂离子电池微孔膜。

优选的，所述聚烯烃树脂为聚丙烯、聚乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或几种。

优选的，所述辅助添加剂为增塑剂、填充剂、增强剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗静电剂和抗氧剂中的一种或几种。

优选的，得到混合物的步骤中，搅拌速度为400～6000rpm，搅拌时间为10～40min。

优选的，得到熔体的步骤中，挤出机的温度为185～240℃。