[发明专利]一种高孔隙率聚丙烯微孔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高孔隙聚丙烯微孔膜及其制备方法，制备方法包括：将成核剂与基体材料共混造粒，得到共混粒料；在共混粒料中加入基体材料，对成核剂进行稀释，得到混合物；对混合物进行流延制膜，得到取向的预置膜；退火取向的预置膜；将退火后的预置膜在第一方向上进行拉伸，之后在第二方向上进行拉伸，得到微孔膜，其中，第一方向为流延方向，第二方向垂直于流延方向；或者，第一方向垂直于流延方向，第二方向为流延方向。本发明的方法制备的微孔膜的孔隙率和孔分布的均匀性均显著提高。

技术领域

本发明涉及膜领域，更具体地，涉及高孔隙率聚丙烯微孔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液及电池外壳这五部分组成，其中锂离子电池隔膜是处于锂离子电池正负极之间的聚合物微孔膜，其作用是将锂离子电池的正负极隔开，防止锂离子电池正负极相互接触而短路；此外，隔膜中的微孔还具有高温自闭性能，当锂离子电池内部达到某一温度时微孔会因为熔融而封闭而阻止锂离子的迁移，从而起到保护锂离子电池的作用。锂离子电池隔膜的优劣很大程度上决定了锂离子电池性能的好坏，目前商业化制备锂离子电池隔膜的方法主要有干法和湿法，其中湿法主要采用双轴拉伸工艺制备，其产品的孔隙率高，孔径分布均匀，还可成型超高分子量聚乙烯，多用于高端锂离子电池隔膜领域；而干法分为单轴拉伸和双轴拉伸两种，干法单轴拉伸主要的产品有聚丙烯(PP)微孔膜(如celgard 2400)、聚乙烯(PE)微孔膜(如celgard 2730)、PP/PE/PP三层微孔膜。干法双轴拉伸的产品主要是βPP微孔膜，其生产工艺较干法单轴拉伸复杂，所制备的微孔膜的膜厚较厚，且微孔分布不均匀，从而限制了干法双轴拉伸制备的βPP微孔膜在电池领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决干法双轴拉伸制备的βPP微孔膜的微孔分布不均匀这一问题；针对这一问题，本发明提供了一种新的制备方法--先通过成核剂自组装制备出取向的βPP预置膜，再拉伸取向的βPP预置膜，以改善βPP微孔膜的微孔分布的均匀性；且同时提出了一种新的拉伸方式，可以提高βPP微孔膜的孔隙率和改善βPP微孔膜的微孔分布的均匀性。利用本发明的方法得到的βPP微孔膜的孔隙率较高，微孔分布较均匀。

本发明提供了一种制备微孔膜的方法，包括：将成核剂与基体材料共混造粒，得到共混粒料；在所述共混粒料中加入基体材料，对所述成核剂进行稀释，得到混合物；对所述混合物进行流延制膜，得到取向的预置膜；退火所述取向的预置膜；将退火后的预置膜在第一方向上进行拉伸，之后在第二方向上进行拉伸，得到所述微孔膜，其中，所述第一方向为流延方向，所述第二方向垂直于所述流延方向；或者，所述第一方向垂直于流延方向，所述第二方向为所述流延方向。

在上述方法中，其中，所述成核剂包括TMB-5和WBG-II中的一种或两种。

在上述方法中，其中，在所述混合物中，所述成核剂的重量含量为0.1％～0.3％。

在上述方法中，其中，通过挤出机对所述混合物进行流延制膜，所述挤出机的口模温度为220℃～250℃。

在上述方法中，其中，所述预置膜的厚度为70μm～130μm。

在上述方法中，其中，所述退火的温度为130℃～160℃，所述退火的时间为1min～30min。

在上述方法中，其中，所述第一方向为与流延方向垂直的方向，在所述第一方向上进行拉伸包括沿与所述流延方向垂直的方向在90℃～110℃下以10mm/min～40mm/min的速率拉伸150％～300％的应变量；所述第二方向为所述流延方向，在所述第二方向上进行拉伸包括沿所述流延方向在110℃～130℃下以10mm/min～40mm/min的速率拉伸150％～300％的应变量。

本发明还提供了通过上述方法制备的微孔膜。

在上述微孔膜中，其中，所述微孔膜的孔隙率为50.7％～67.8％。