[发明专利]一种增强型聚丙烯隔膜、制备方法及应用

说明书

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种增强型聚丙烯隔膜、制备方法及应用，将Hummers法氧化石墨烯表面通过长链烷基硅氧烷处理后得到长链烷基改性氧化石墨烯，再与聚丙烯熔融挤出得到GO/PP颗粒；10重量份GO/PP颗粒、50‑100重量份聚丙烯、1‑5重量份交联剂和0.05‑0.3重量份抗氧剂，混合后熔融挤出、退火、冷拉伸、热拉伸、热定型、辐照交联，得到增强型PP隔膜，具有较好的耐高温性、力学强度高、孔隙率较高等特点，可应用于锂离子电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体是锂离子电池隔膜技术领域，涉及一种增强型聚丙烯隔膜、制备方法及应用。

背景技术

在锂离子电池中，隔膜是关键的内层组件之一，对隔膜的要求有：(1)具有电子绝缘性；(2)具有一定的孔径和孔隙率；(3)耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；(4)对电解液的浸润性较好并具有足够的吸液保湿能力；(5)具有足够的力学强度，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；(6)热稳定性较好。对于动力电池还要求隔膜的热收缩要低，以防引起短路。目前最常用的隔膜材料是聚乙烯(PE)和聚丙烯 (PP)，其中PP密度更低、耐高温性更好。

但是在实际应用中，聚丙烯隔膜还是存在热变形温度比较低(PE的热变形温度一般为80-85℃，PP的热变形温度一般为100-110℃)，而且PE和PP的表面能较低导致对电解液的浸润性较差，因此，隔膜已经成为限制锂离子电池和超级电容器发展的一大因素，业界对更高性能的隔膜需求越来越大。

目前已有一些PP的改性技术用来提高PP隔膜的性能。石墨烯是其中的一种改性剂，公开号CN108777281A的中国发明申请专利公开了一种锂离子电池复合隔膜的制备方法，在聚烯烃隔膜表面沉淀改性石墨烯/有机聚合物，得到复合隔膜。

采用交联方法对聚烯烃隔膜进行化学交联是一种提高隔膜耐热稳定性和机械强度的有效方法。公开号CN106910854A的中国发明申请专利公开了采用加入化学交联剂和交联助剂使聚乙烯隔膜交联，具有较好耐热性。但是该方法只适用于聚乙烯，因为PE挤出时的熔融温度为140-160℃，常规的交联剂(即引发剂)较高的引发温度为180℃(比如双2,5引发剂)，如果选择引发温度低于160℃的引发剂，在PE熔融时就会发生交联反应。PP的熔融挤出温度达到180℃以上，常规的引发剂在此温度已经开始引发反应，导致PP发生交联。因此，化学交联的方法对PP不适用。

同时采用化学交联的方法还存在以下问题：化学交联是通过自由基热引发剂和交联剂 (即含有多个碳碳不饱和双键的多功能单体)配合，引发剂在加热下发生分解产生自由基，自由基引发交联剂和PE之间产生反应，得到交联结构。温度降低后，自由基之间结合或淬灭而消失，使得化学交联停止。但是随着隔膜在锂离子电池中使用，如果由于异常导致锂离子电池升温，温度达到一定程度(通常是引发剂的引发温度)，隔膜中会重新产生自由基，自由基会再次引发反应，这是一个放热反应，一方面可能会使锂离子电池的温度更高，另一方面可能会造成隔膜的性能变得更差，这些都会造成锂离子电池的危险性变高。

另一方面，在上述公开号CN106910854A的发明申请专利中，先成型成膜，再进行化学交联，然后拉伸，再除去成孔剂。化学交联后，膜内部形成交联网状结构，不利于后面的拉伸步骤。

辐照接枝是对聚烯烃隔膜表面进行改性的另一种方法。公开号CN109659473A的中国发明申请专利采用辐照方法在聚烯烃隔膜表面接枝上聚丙烯酰胺，提高了对电解液的浸润性。

但是，目前的改性方法都是在一两个方面性能的提升，如何采用同一种改性方法更多的提升锂离子电池隔膜的性能是业内所希望的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种增强型聚丙烯隔膜的制备方法，得到的聚丙烯隔膜具有交联的特性，提升了耐高温性能、力学强度和润湿性，孔隙率也有一定的提升。

本发明的另一个目的在于提供一种增强型聚丙烯隔膜。