[发明专利]一种高强度低收缩的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一种高强度低收缩的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将高分子量聚乙烯、无机晶须、偶联剂和石蜡油高温混合得混合物；步骤2：所得混合物高温共混形成均相共混物；步骤3：将所得均相共混物冷却定型得铸片；步骤4：将所得铸片依次进行纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型以及收卷工艺，锂离子电池隔膜。其制备的锂离子电池隔膜具有良好机械强度和耐高温收缩性能。这种锂离子电池隔膜厚度在5‑25μm之间，与现有锂离子电池隔膜相比机械强度提高30％左右，热收缩率显著降低。

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，特别是涉及一种高强度低收缩的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池广泛应用于电子通讯、储能及动力电源等领域，主要由正极、负极、电解质和电池隔膜构成，其中，电池隔膜是不导电的，位于正极和负极之间，防止正、负极二者因接触而短路，同时允许电解质离子通过，从而产生电流，当前的电池隔膜多为具有微孔结构的聚烯烃膜，其性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性，性能优异的电池隔膜对提高电池的综合性能具有重要作用。

现有锂离子电池隔膜主要包括聚乙烯和聚丙烯隔膜，成型的方法包括湿法成型及干法成型。湿法成型聚乙烯锂离子隔膜具有孔隙率高、孔径分布均一，具有更加优异的电池性能，是未来动力用锂离子电池隔膜的主要发展方向。

为满足锂离子电池隔膜的强度要求，一般使用超高分子量聚乙烯，然而超高分子量聚乙烯材料是一种耐高温性能较差的材料，由于隔膜内存在较大的内应力，高温时隔膜易出现收缩，进一步的高温会使隔膜熔融，造成电池内部短路，进而产生电池的自燃甚至爆炸。现有技术锂离子电池隔膜的机械强度和耐热性很难兼顾。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中湿法锂离子电池隔膜机械强度低、高温下易收缩的技术缺陷，而提供一种高强度低收缩的锂离子电池隔膜的制备方法。

本发明的另一个目的，是提供上述制备方法制备的高强度低收缩的锂离子电池隔膜。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种高强度低收缩的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将高分子量聚乙烯、无机晶须、偶联剂和石蜡油高温混合，得到混合物，高温混合温度为60-100℃；

在所述步骤1中，高分子量聚乙烯、无机晶须、偶联剂和石蜡油的质量份数比为(20-30)：(1-5)：(0.5-2)：(60-80)；

在所述步骤1中，高分子量聚乙烯的重均分子量为50-150万；

在所述步骤1中，所述无机晶须为硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、碳酸钙晶须和氧化锌晶须中的一种；所述无机晶须的平均长径比为(20-40)：1。

在所述步骤1中，所述偶联剂为稀土偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和锆铝盐类偶联剂中的一种。

步骤2：所得混合物高温共混形成均相共混物，高温共混温度为150-230℃，高温共混转速为30-150rpm；

步骤3：将所得均相共混物冷却定型得铸片，冷却定型温度为10-50℃，冷却定型辊的速度为2-10m/min；

步骤4：将所得铸片依次进行纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型以及收卷，得到锂离子电池隔膜；

其中，纵向拉伸温度为90-125℃，纵向拉伸倍率为6-10；一次横向拉伸温度为105-130℃，一次横向拉伸倍率为6-10；萃取剂为二氯甲烷萃取温度为20-55℃；二次横向拉伸温度为120-150℃，二次横向拉伸倍率为1.2-1.5；热定型温度为35-120℃。