[发明专利]一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法

说明书

本发明涉及一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、挤出铸片；步骤S2、双向拉伸；步骤S3、后处理：将经过步骤S2制成的薄膜依次经过萃取、横拉、烘干、热定型、收卷、分切工艺，得到基于UHMWPE锂电池隔膜；本发明公开的通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法简单易行，可以实现通过调节工艺参数达到控制材料晶体结构，能制得不同需求的孔径分布的产品，还可以在一定程度上实现微观程度上的隔膜孔径大小的改变，对工艺参数的控制有一定的参考价值；通过这种方法得到的锂电池隔膜综合性能佳、性能稳定好，使用寿命长，经济价值和社会价值高。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，尤其涉及一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法。

背景技术

随着对笔记本、蜂窝电话、摄像机、手机等小型化无线电设备的需求量的增加，锂电池因其能量密度高、电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、放电电压稳定、充放电快速和环保的缘故，在日常生活和工农业生产中广泛使用。隔膜是锂电池的关键部件之一，其在锂电池中起到传递锂离子和阻隔阻隔正负极电子电导的双重作用。其性能的好坏直接影响锂电池的电池容量、循环使用寿命和安全性能。理想的锂电池隔膜应具备较高的离子电导率，良好的热稳定性、化学稳定性和电化学稳定性，反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性及优异的机械性能。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有耐冲击、密度较低、比强度高、化学稳定性好等优良性能，具有十分广泛的应用前景，在锂电池行业，UHMWPE也是工业生产锂电池湿法隔膜的主要原料之一，UHMWPE与普通PE具有相同的分子结构，其主链结构为(-CH2-CH2-)，其超高的分子量赋予了其十分优秀的性能。现在锂电池隔膜的生产流程乙醇包括挤出铸片、异步双向拉伸、萃取、横拉(烘干)、热定型、收卷、分切，最后制得成品。但是由于行业内使用的UHMWPE相对分子量通常在150万左右，其中在铸片，异步双向拉伸，横拉(烘干)工艺过程中，过程温度的控制和拉伸时的速率变化均会在不同程度上影响到UHMWPE 材料中的晶体结构和结晶性能，而目前生产过程中，随着拉伸的进行，由于非晶区中分子链逐渐参与了结晶，小角X射线散射强度减弱，膜的结构因此变得紧密。而隔膜内部的结晶度和晶粒尺寸也和拉伸时的温度控制有关，如果控制不好，会导致产品无法满足理想的锂电池隔膜的使用要求，进而影响锂电池工作安全性、电池效率和循环使用寿命。

申请号为200710071919.X的专利公开了将超高分子量聚乙烯用于锂离子电池隔膜，并具体公开了通过模头将物料挤出至冷却辊上冷却，再经双向拉伸机进行拉伸，得到薄膜；对薄膜进行萃取、热定型、收卷得到锂离子电池薄膜；该篇专利还具体公开了在40℃～240℃条件下进行挤出；经冷却辊后在10℃～100℃条件下流延成带状物；在80～120℃条件下对带状物进行拉伸；据公开，该发明取得了孔型均匀，空隙率高，强度好的特点，但是其未公开进行拉伸的拉伸比；不同拉伸比决定最终材料的晶型，进而对材料的综合性能造成较大的影响。且该材料用于锂离子电池隔膜加工流动性和耐化学稳定性有待进一步提高。

因此，开发一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，以实现改善锂电池隔膜的综合性能，延长其使用寿命和提高其性能稳定性具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，该方法简单易行，可以实现通过调节工艺参数达到控制材料晶体结构，能制得不同需求的孔径分布的产品，还可以在一定程度上实现微观程度上的隔膜孔径大小的改变，对工艺参数的控制有一定的参考价值；通过这种方法得到的锂电池隔膜综合性能佳、性能稳定好，使用寿命长，经济价值和社会价值高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：