[发明专利]一种高强度三层共挤锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，公开了一种高强度三层共挤锂离子电池隔膜及其制备方法，隔膜包括B层及设置在B层两侧的A层；所述A层的组分包括共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯在230℃下的熔融指数≥30g/10min；以重量份计，所述B层的组分包括90~99份的均聚聚丙烯及1~10份的润滑成核粒子，所述均聚聚丙烯在230℃下的熔融指数为1~5g/10min；所述的润滑成核粒子由聚四氟乙烯微粉、庚二酸和硬脂酸钙通过分步球磨制成。本发明采用熔融指数相差较大的两种不同聚丙烯通过三层共挤的方式制成A/B/A结构的隔膜，通过在中间层添加润滑成核粒子，在保证隔膜的加工性能的同时，有效提升了隔膜的机械性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，尤其是涉及一种高强度三层共挤锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

电池隔膜作为液态锂离子电池的主要组成部分，在电池中起到至关重要的作用。隔膜材料是锂电池正负极之间的，一层含有大量微孔结构的绝缘膜，主体组成为绝缘性的聚合物材料。隔膜主要作用有两点：一是隔离电池中正负极，防止两极直接接触短路，同时在保证安全的前提下需要最大程度的薄，以减小两极间的距离，降低电池内阻；二是能够储存并保持足够的电解液，微孔结构允许电解液中Li⁺自由通过，实现Li⁺在正负极之间快速传输。因此，电池隔膜的性能可以直接影响锂电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。

电池隔膜的主流制备方法分为三类：干法单向拉伸隔膜，干法双向拉伸隔膜，湿法双向拉伸隔膜。目前在动力汽车领域主要采用的为湿法涂覆双向拉伸聚乙烯隔膜，但相对于干法聚丙烯隔膜，湿法涂覆聚乙烯隔膜的成本较高且长期使用的稳定性较差。目前随着刀片电池成为新能源汽车一个大的发展方向，干法单向拉伸隔膜也重新被动力领域所重视。

然而现有的干法单向拉伸隔膜多为单层隔膜，其横向拉伸强度及穿刺强度偏低，在应用于卷绕工艺时存在安全性问题。通过三层共挤的方式有望能够对干法隔膜的拉伸强度和穿刺强度等性能进行增强，防止隔膜受热异常导致形变，造成短路等安全问题。例如，在中国专利文献上公开的“一种三层共挤锂离子电池隔膜及其生产方法”，其公告号CN104979513B，所述三层共挤锂离子电池隔膜包括A/B/A三层共挤聚丙烯树脂微孔膜，其中，A层与B层分别为两种不同的聚丙烯树脂；所述隔膜厚度为12～50μm，其纵向拉伸强度在130Mpa以上。

但由于不同种聚丙烯在熔融指数上的差异会带来加工上的困难，因此现有技术中采用三层共挤的方式制备干法隔膜时，各层聚丙烯材料间的熔融指数差异一般较小，这并不利于隔膜孔径分布和机械性能的提升，对隔膜性能的改善有限。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中采用三层共挤的方式制备干法隔膜时，各层聚丙烯材料间的熔融指数差异一般较小，以保证隔膜的加工性能，但这并不利于隔膜孔径分布和机械性能的提升的问题，提供一种高强度三层共挤锂离子电池隔膜及其制备方法，采用熔融指数相差较大的两种不同聚丙烯通过三层共挤的方式制成A/B/A结构的隔膜，通过在中间层添加润滑成核粒子，在保证隔膜的加工性能的同时，有效提升了隔膜的机械性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度三层共挤锂离子电池隔膜，包括B层及设置在B层两侧的A层；所述A层的组分包括共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯在230℃下的熔融指数≥30g/10min；以重量份计，所述B层的组分包括90~99份的均聚聚丙烯及1~10份的润滑成核粒子，所述均聚聚丙烯在230℃下的熔融指数为1~5g/10min；

所述的润滑成核粒子由聚四氟乙烯微粉、庚二酸和硬脂酸钙通过分步球磨制成，其制备方法包括如下步骤：A）将聚四氟乙烯微粉和庚二酸混合进行球磨处理；球磨介质为乙醇，球磨时间1~3h；B）加入硬脂酸钙，继续球磨0.5~1h；球磨结束后将所得产物洗涤、干燥后得到所述润滑成核粒子；其中，加入的聚四氟乙烯微粉、庚二酸和硬脂酸钙的质量比为5~10:1:1~2。