[发明专利]锂离子电池隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池隔膜的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：混合超高分子量聚乙烯和溶剂，第一次加热搅拌，得预溶胀混合液；对所述预溶胀混合液进行研磨，然后加入含氟聚合物，第二次加热搅拌，得分散液；将所述分散液熔融挤出，得塑化后的熔体膜；对所述塑化后的熔体膜进行后处理。本发明所述制备方法，可使超高分子量聚乙烯塑化均匀，形成的隔膜厚度分布均匀，微孔大小及分布均匀、高温热收缩小、穿刺强度高、破膜温度高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及锂离子电池隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池隔膜是锂离子电池的重要组成部分，具有防止正、负极接触、阻止电子自由通过、并让电解液中的离子在正负极间自由通过的作用。隔膜的结构和性能参数对于电池的容量、循环性能、充放电倍率及安全性能等关键特性有着显著影响，高性能隔膜对于电池的性能发挥和实际应用至关重要。

超高分子量聚乙烯具有极高的分子量，使其性能优于普通的聚乙烯，由超高分子量聚乙烯制备的锂离子电池隔膜的综合性能远优于普通的聚乙烯隔膜。然而，当超高分子量聚乙烯重均分子量达1.5×10⁶g/mol以上时，分子链极易缠结，分子热运动缓慢，在螺杆挤出时难以塑化均匀。普通的聚乙烯通常采用热致相分离法直接制备多孔隔膜，但如果通过传统的湿法工艺加工超高分子量聚乙烯，就需要降低超高分子量聚乙烯的固含量来提高溶液的流动性使其均匀塑化，而随着超高分子量聚乙烯固含量的降低，隔膜的综合性能会呈线性下降，特别是铸片拉伸后难以得到厚度均匀的油膜，制得的隔膜性能差异大。

中国专利CN103887465A公开了一种由聚乙烯混合物制备的锂离子电池隔膜及其制备方法，该方法包括将经溶胀的超高分子量聚乙烯与高密度聚乙烯树脂进行熔融共混，将共混树脂挤出流延，再将流延基膜进行热处理后实施冷、热拉伸、热定型，制得多孔隔膜。上述方法能够稳定制备流延基膜，隔膜性能也基本符合锂离子电池对隔膜的要求，但还存在着下述缺陷：高密度聚乙烯的存在，使隔膜整体的分子量分布变宽，制得的锂离子电池隔膜的微孔孔径大小及分布不均匀，隔膜透气度、热收缩和破膜温度等性能较差，进而影响了隔膜在锂离子电池中的表现。

发明内容

基于此，本发明提供一种锂离子电池隔膜的制备方法，可使超高分子量聚乙烯塑化均匀，形成的隔膜厚度分布均匀，微孔大小及分布均匀、高温热收缩小、穿刺强度高、破膜温度高。

具体技术方案为：

一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

混合超高分子量聚乙烯和溶剂，第一次加热搅拌，得预溶胀混合液；

对所述预溶胀混合液进行研磨，然后加入含氟聚合物，第二次加热搅拌，得分散液；

将所述分散液熔融挤出，得塑化后的熔体膜；

对所述塑化后的熔体膜进行后处理。

与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：

目前，以超高分子量聚乙烯作为原料制备锂离子电池隔膜的过程中，由于超高分子量聚乙烯的粒径较小、表面能较高，加热溶胀过程中，超高分子量聚乙烯粒子处于不稳定的状态，粒子之间很容易凝并、团聚，形成二次粒子，使粒子的粒径变大。在这种情况下，如果将其置于双螺杆挤出机中挤出，即使是较高的温度和较高的剪切速率也不能将超高分子量聚乙烯完成塑化均匀，导致在挤出铸片上会存在许多塑化不良点，这些塑化不良点使得油膜在后续拉伸过程中容易发生断裂。且塑化不良点影响隔膜的透气度，会造成电池局部内阻偏大，进而影响电池的电化学性能。