[发明专利]一种用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜、制备方法及应用

权利要求书

1.一种用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜，其特征在于：包括交联聚乙烯、高分子量聚乙烯、溶剂和抗氧剂，所述交联聚乙烯有高密度聚乙烯粉经过辐照处理。

2.根据权利要求1所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜，其特征在于：所述交联聚乙烯的凝胶含量为7.5％～30％，质量分数为0.3wt％～3.5wt％；更优选地，所述交联聚乙烯的凝胶含量为12.5％～28.7％，质量分数为0.8wt％～2.8wt％，隔膜厚度为5μm～20μm。

3.根据权利要求1所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜，其特征在于：所述高分子量聚乙烯的质量分数为7.7wt％～4.5wt％，重均分子量为800kg/mol～2000kg/mol；更优选地，所述高分子量聚乙烯的质量分数为7.2wt％～5.2wt％,重均分子量为800kg/mol～1500kgmol。

4.根据权利要求1所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜，其特征在于：所述溶剂的质量分数为88.5～95.0wt％，优选地，所述抗氧剂的质量分数为0.2～1.0wt％。

5.根据权利要求1所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜，其特征在于：所述交联聚乙烯的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将高密度聚乙烯粉末在室温条件下利用高能射线进行辐照处理，辐照强度为20Gy/min～100Gy/min，总剂量为30Gy～120Gy，其中辐照过程中保持密封状态；

步骤二：辐照过后的聚乙烯粉末置于烘箱中，温度范围为40℃～110℃，静置处理0.5h～24h；目的是防止聚乙烯过度交联。

步骤三：高温处理后的聚乙烯粉末在常温条件下静置处理后获得交联聚乙烯，静置处理时间为0.5h～24h。

优选地，步骤一中高密度聚乙烯重均分子量为0kg/mol～900kg/mol，优选为100kg/mol～800kg/mol。

6.根据权利要求5所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜，其特征在于：步骤一中辐照强度为30Gy/min～70Gy/min，总剂量为40Gy～90Gy；更优选地，步骤二中温度范围为50℃～90℃，处理时间为0.5h-10h；更优选地，步骤三中常温静置时间为0.5h～10h。

7.一种权利要求1-6所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：将交联聚乙烯、高分子量聚乙烯、溶剂、抗氧剂加入搅拌釜中进行搅拌得到白色絮状悬浮液，搅拌速率为20r/min～150r/min，搅拌温度为80℃～120℃；

步骤二：白色絮状悬浮液利用双螺杆挤出机进行流延得到厚度为0.5mm～3mm的聚乙烯油膜铸片，其中流延温度为200℃～250℃，冷却辊温度为20℃～55℃，挤出速率为0.1m/min～20m/min，冷却辊速度为5r/min～300r/min；

步骤三：聚乙烯油膜铸片高温下进行纵向和横向拉伸处理，其中纵向和横向拉伸温度均为70℃～130℃，纵向拉伸比为2～12，横向拉伸比为2～12；

步骤四：拉伸隔膜经萃取、干燥处理去除溶剂之后即可得到高强高耐性聚乙烯隔膜，其中萃取温度为25℃～60℃，干燥处理采用三级升温干燥的方式，其中第一级干燥温度为25℃～55℃，第二级干燥温度为55℃～80℃，第三级干燥温度为80℃～110℃。

8.根据权利要求7所述的用于高能量密度锂离子电池的聚乙烯隔膜的制备方法，其特征在于：步骤一中搅拌速率为50r/min～100r/min，搅拌温度为90℃～110℃；优选地，步骤二中聚乙烯油膜厚度为0.5mm～1.5mm，流延温度为210℃～230℃，冷却辊温度为30℃～50℃，挤出速率为0.1m/min～15m/min，冷却辊转速为5r/min～180r/min。