[发明专利]超薄高强度改性锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及超薄高强度改性锂离子电池隔膜及其制备方法，包括如下步骤：将60‑80重量份的特高分子量聚乙烯、20‑40重量份的超高分子量聚乙烯、5‑10重量份的硅烷偶联改性气相法白炭黑以及0.1‑0.5重量份的抗氧剂、200‑400重量份白油混合均匀得到混合物，进行熔融挤出，通过铸片得到厚片，然后进行双向拉伸处理，去除白油，牵引定型、收卷分切后制得膜厚4μm以下的微孔隔膜；对所述微孔隔膜进行氟化处理得到氟化微孔隔膜，然后再经过辐照接枝处理，洗涤烘干后制得超薄高强度改性锂离子电池隔膜。本发明的改性隔膜具有较高的穿刺强度及较好的电解液浸润性和保液力。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及超薄高强度改性锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种高性能的绿色电池，在各种便携式电子产品和通讯设备中已得到广泛应用，也是混合动力汽车以及电动汽车的首选动力源。伴随着锂离子电池行业的迅猛发展，有关锂离子电池改进的研发也愈加深入。隔膜在锂电池中的主要作用有三点：使正负极片隔离；隔绝电子自由穿过；隔膜本身存在的微孔可以让电解质液中的离子在正负极之间自由通过。隔膜性能及其微孔结构直接决定锂离子电池内阻的大小，而且能够进一步的影响电池的容量、循环性能以及充放电效率，因此对隔膜性能及其微孔结构的研究备受关注。

聚烯烃材料本身具有良好的性能，例如强度高、耐酸碱、腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相容性好、无毒性等，已经在众多领域得到了广泛的应用。由于在合理的成本范围内，聚烯烃化合物有较好的抗撕裂强度和较低的面电阻、具有良好的机械性能和化学稳定性，以及高温自闭性能、确保了锂离子电池在日常使用上的安全性。商品化的液态锂离子电池大多是用微孔聚烯烃隔膜。

目前锂离子电池所用的隔膜材料主要为聚乙烯和聚丙烯。根据材料本身的特点，一般情况下聚丙烯材质的隔膜制备采用干法拉伸的工艺，而聚乙烯材质的隔膜采用湿法拉伸工艺制备。同时聚乙烯材料和聚丙烯材料可以复合使用制作双层膜和三层膜，双层膜和三层膜则是根据聚乙烯和聚丙烯熔点的差异，为电池提供保护的功能。但是聚烯烃材料隔膜在充放电过程中容易被击穿造成电芯短路，同时由于电芯升温较快，聚烯烃隔膜因其自身熔点较低并不能满足生产需求。另外由于聚烯烃材料为非极性材料，对电解液的浸润性和保液力较差，这就导致隔膜与电解液的接触面就较小，并不能保证较小水平下的锂电池内阻，从而进一步影响电池的充放电循环性能及容量。最后随着市场对锂电池能量密度、安全性要求越来越高，锂电池厂商对隔膜性能也提出了更高的要求，即要求厚度轻薄化、更高的强度和更低的热收缩率。目前市场上隔膜最薄为5μm，更薄的隔膜罕见报道和应用。

发明内容

为了解决聚乙烯材料作为隔膜时易被击穿以及对电解液的浸润性、保液力差的技术问题以及对隔膜轻薄化的要求，而提供超薄高强度改性锂离子电池隔膜及其制备方法。本发明方法制得的锂离子电池隔膜的厚度可达到4μm以下，且具有较高的穿刺强度以及较好的电解液浸润性保液力。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

超薄高强度改性锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将60-80重量份的特高分子量聚乙烯、20-40重量份的超高分子量聚乙烯、5-10重量份的硅烷偶联改性气相法白炭黑以及0.1-0.5重量份的抗氧剂、200-400重量份白油混合均匀得到混合物；

(2)将所述混合物输送至螺杆挤出机进行熔融挤出，通过铸片得到厚片，然后对所述厚片进行双向拉伸处理，去除白油，牵引定型、收卷分切后制得膜厚4μm以下的微孔隔膜；

(3)对所述微孔隔膜进行氟化处理得到氟化微孔隔膜，然后再经过辐照接枝处理，洗涤烘干后后制得超薄高强度改性锂离子电池隔膜。

进一步地，步骤(2)所述熔融挤出的温度为180℃～240℃。

进一步地，步骤(2)所述双向拉伸处理是先将将所述厚片进行纵向拉伸7倍～15倍，然后再进行横向拉伸7倍～15倍。