[发明专利]一种多层聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用

说明书

本申请提供了一种多层聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用，包括：S1将聚丙烯原料熔融，经多层共挤出模头形成多层熔体，多层熔体在作用力下结晶，得到多层聚丙烯微孔膜前体；S2对多层聚丙烯微孔膜前体进行后处理，得到多层聚丙烯微孔膜；其中，在步骤S1中，熔体牵引比与剪切速率满足如下关系：0.0004＜ε/η≤0.16。本申请的工艺参数控制易实现，只需要在传统的工艺设备模头出口上形成有效控制即可获得产品一致性和综合性能优异的产品，得到的多层聚丙烯微孔膜相比传统干法单层隔膜，在机械强度、耐电压等安全性能相关的物性指标上有10％～30％的提升，显著提升了隔膜产品整体的稳定性、电池循环性能稳定，可以用作锂电子电池的隔膜。

技术领域

本申请涉及微孔膜领域，具体而言，涉及一种多层聚丙烯微孔膜及其制备方法和应用。

背景技术

受利于新能源的高速发展，锂离子电池作为目前可规模化生产应用的新能源被广泛应用于新能源汽车、储能电站、电动工具、军工等行业，锂离子电池隔膜作为锂离子电池的四大主材之一，经过几十年的发展，已经十分成熟，全球产能规模已经超过50亿平方米。

但随着锂离子电池能量密度提升的需求，隔膜厚度要求越来越薄，从32微米到25微米、20微米，再到目前普遍应用的16微米和12微米，随着厚度的减薄，隔膜的机械强度，特别是穿刺强度、耐击穿电压等性能都有很大程度的削弱，对锂离子电池的安全构成了很大的风险。

同时，随着锂离子电池隔膜薄化的需求，单层聚丙型隔膜产品无法满足薄型化高密度能量电池的使用需求。传统的干法多层复合隔膜通过挤出单层基材、后多层复合、再进行拉伸，生产效率低、成本高。基于上述原因，目前现有技术中大多采用熔融共挤出的工艺制备多层聚丙烯隔膜，为了获得综合性能更好的产品，一般采用特性相异的两种或以上聚烯烃进行共挤出成型。但是，当采用特性相异的聚烯烃材料时，容易出现薄膜厚度不均一的现象，同时，还会因为产品层间剥离强度低，导致脱层，产生气泡形成鼓包，影响电池循环性能，限制了制备产品的商业化。

现有技术专利CN101536221B公开了一种共挤出的多层电池隔板，公开的最低剪切速率为4/秒，每层流量为8.2-45.4千克/小时的工艺时，产品有由0.80微米的标准偏差限定的均匀厚度。该现有技术虽然有公开通过工艺形式的改进来产品厚度一致，但是得到的产品本身的热收缩率、拉伸强度、穿刺强度等机械性能较差，制约了产品在长期使用过程中的热稳定性。

发明内容

针对目前现有技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种多层聚丙烯微孔膜的制备方法，以改善采用共挤出方式成型多层微孔膜过程中存在的厚度不均一、层间剥离强度低、机械性能差的问题。

本申请的另一目的在于提供一种多层聚丙烯微孔膜，其具有厚度均一且机械强度、电性能优异的特点。

本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池隔膜，包括上述方法制备得到的多层聚丙烯微孔膜或上述多层聚丙烯微孔膜。

本申请是采用以下技术方案实现的：

在第一方面，本申请提供了一种多层聚丙烯微孔膜的制备方法，包括：

S1将聚丙烯原料熔融，经多层共挤出模头形成多层熔体，多层熔体在作用力下结晶，得到多层聚丙烯微孔膜前体；

S2对多层聚丙烯微孔膜前体进行后处理，得到多层聚丙烯微孔膜；

其中，在步骤S1中，熔体牵引比与剪切速率满足如下关系：

0.0004＜ε/η＜0.16， (1)

在式(1)中，η表示模头出口的熔体牵引比；ε表示挤出过程中的剪切速率，该剪切速率单位为s^-1。

进一步地，在本申请较佳实施例中，在步骤S1中，所述熔体牵引比与剪切速率满足如下关系：

0.002≤ε/η＜0.032。