[发明专利]纳米复合添加剂与改性的干法PP隔膜的制备方法及产品

说明书

本发明公开了一种纳米复合添加剂与改性的干法PP隔膜的制备方法及产品，其中该纳米复合添加剂制备方法主要是：以无机纳米氧化物为核，表面接枝了环状高分子链，纳米复合体粉末分散入矿物油中，得到均相的分散液，将分散液加入改性PP粉体中，在200‑250℃的高温下密炼1小时，造粒，粉碎，干燥粉体，得到纳米复合添加剂。然后将该纳米复合添加剂加入干法隔膜的PP原料中，混合，经过挤出、流延、单向拉伸、退火处理工艺，制备出改性的干法PP隔膜。该改性的干法PP隔膜的TD方向的拉伸强度增加50％以上，同时，隔膜的浸润性以及吸液、保液率均得到提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种纳米复合添加剂与改性的干法PP隔膜的制备方法及产品。

背景技术

随着新能源汽车的发展，对锂离子电池技术提出了越来越高的要求，其中，电池的安全性是首要解决的问题。隔膜作为锂离子电池四大主材之一，对电池的电化学性能和安全性能均产生影响。目前商品化的隔膜主要包括湿法PE隔膜、干法单拉、干法双拉PP隔膜。湿法PE隔膜TD和MD方向均能保持较高的强度(MD为纵向，TD为横向)，并能实现超薄化，但产线投资大，工艺成本较高。而干法工艺制备的PP隔膜，产线投资以及工艺成本相对较低，双拉工艺虽然可以得到TD和MD方向拉伸强度均较高的隔膜，但干法双拉工艺的PP隔膜孔径过大，达到几百纳米，在电池中自放电严重，无法满足动力电力电池要求。相比之下，干法单拉工艺生产的PP隔膜孔径一般控制在20-40nm之间，且孔径均匀，隔膜的自放电小，已大量应用于锂离子动力电池中。但干法单拉的PP隔膜也存在的致命的缺陷，单向拉伸，分子取向，造成隔膜TD方向强度低，拉伸强度只有20MPa左右，低于MD方向(大于100MPa)拉伸强度，极易造成隔膜撕裂，且隔膜越薄，越容易撕裂，影响隔膜综合收得率以及在锂离子动力电池中的安全性能，应用受到限制，能量密度高的三元体系动力电池一般不采用干法单拉隔膜，安全性能风险较高。因此，提高干法单拉PP隔膜TD方向的拉伸强度是提升干法PP隔膜产品竞争力的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种纳米复合添加剂与改性的干法PP隔膜的制备方法及产品，能够提高干法单拉PP隔膜TD方向的拉伸强度。

所采用的技术方案为：

一种纳米复合添加剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.取无机纳米粒子分散在溶剂中，调节pH值3-5，加入硅烷偶联剂，得到硅烷偶联剂改性的无机纳米粒子，干燥待用；

S2.将S1中的硅烷偶联剂改性的无机纳米粒子分散在水中，通过高速分散机、球磨机，均质机得到均匀的分散液，在分散液中加入单体、引发剂、交联剂，在60-100℃保温4-8小时，得到有机-无机纳米复合体，并控制反应的工艺条件，使其表面有机高分子形成环状结构；

S3.将反应液通过干燥、破碎得到有机-无机纳米复合体粉末，备用；

S4.将有机-无机纳米复合体粉体与改性PP粉体混合，加入密炼机中密炼1-4小时，造粒，粉碎，得到有机-无机结合的纳米复合添加剂。

一种纳米复合添加剂，其是由上述方案所述的制备方法制备得到的纳米复合添加剂。

一种改性的干法PP隔膜的制备方法，其包括上述方案所述的纳米复合添加剂的制备方法中的S1-S4步骤，还包括S5.将纳米复合添加剂与PP原料共混，经过挤出、流延、单向拉伸、退火处理工艺得到改性的干法PP隔膜。

进一步地，所述无机纳米粒子包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锌、纳米三氧化二铝、纳米钛酸钡、纳米硫酸钡中的一种或者多种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂，所述乙烯基硅烷偶联剂包括三乙酰氧基乙烯基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者多种。