[发明专利]利用高熔指和低熔指聚丙烯制备锂电池隔膜的方法

说明书

本发明公开了一种利用高熔指和低熔指聚丙烯制备锂电池隔膜的方法，涉及锂电池隔膜技术领域，本发明采用高熔指聚丙烯和低熔指聚丙烯制备隔膜表层，综合了高熔指聚丙烯和低熔指聚丙烯的优良特性，不仅能够保证隔膜的加工成型性能，还能改善隔膜的应用性能；本发明在隔膜表层中添加了补强剂，目的是提高隔膜的拉伸强度和穿刺强度，同时还能控制隔膜的孔隙率，适宜的孔隙率才能使锂电池发挥最佳的使用效果。

技术领域：

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种利用高熔指和低熔指聚丙烯制备锂电池隔膜的方法。

背景技术：

电池隔膜的作用是在电池使用过程中隔离正负极，防止两极间直接形成通路，同时允许电解液中的离子自由通过。锂离子电池不仅要求隔膜厚度薄、孔径大小及其分布均一，还要求隔膜具有良好的耐化学腐蚀、吸收与保持电解液能力、机械性能等。

当电池内部温度接近隔膜成孔材料熔点时，成孔材料会软化并发生闭孔行为，从而阻断离子传输形成断路，起到安全保护的作用。但是单层材质的隔膜由于闭孔温度和熔化温度相同，隔膜在闭孔的同时由于温度急剧升高，反应不及，极易导致破膜，从而引起电池正负极直接接触，造成断路和爆炸。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用高熔指和低熔指聚丙烯制备锂电池隔膜的方法，该方法采用三层共挤工艺制得聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层共挤锂电池隔膜，在提高隔膜的拉伸强度和穿刺强度的同时保证隔膜的孔隙率。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

利用高熔指和低熔指聚丙烯制备锂电池隔膜的方法，采用三层共挤工艺，包括以下制备步骤：

(1)将40-50重量份的高熔指聚丙烯、50-60重量份的低熔指聚丙烯和5重量份的补强剂充分混合后作为表层制备原料；将高密度聚乙烯作为中间层制备原料；

(2)将步骤(1)准备好的原料分别加入三个挤出机中，熔融塑化后进行三层共挤，牵引成膜，得到共挤膜；

(3)对步骤(2)制备的共挤膜依次进行热处理、纵向冷拉伸、纵向热拉伸、热定型，得到锂电池隔膜。

本发明采用聚丙烯作为表层制备原料，采用高密度聚乙烯作为中间层制备原料，得到PP/PE/PP三层共挤隔膜，该隔膜具有热关断作用，能够提高隔膜的安全性，并且离子电导率高，吸液率高，内阻小，循环性能好，韧性强。

所述高熔指聚丙烯的熔融指数为30-100g/10min。

所述低熔指聚丙烯的熔融指数为2-10g/10min。

本领域通常采用与主料聚丙烯熔融指数不同的聚丙烯作为补强剂，虽然相容性好，但补强效果有限。为此本发明制备了丙烯/乙酸1-(三氟甲基)乙烯酯共聚物作为补强剂，在保证相容性的同时提高其补强效果。

所述补强剂为丙烯/乙酸1-(三氟甲基)乙烯酯共聚物。本发明采用丙烯和乙酸1-(三氟甲基)乙烯酯作为共聚单体，将合成的共聚物作为补强剂。

所述丙烯/乙酸1-(三氟甲基)乙烯酯共聚物中乙酸1-(三氟甲基)乙烯酯的质量含量为20-30％，熔融指数为20-25g/10min。需要控制共聚物中乙酸1-(三氟甲基)乙烯酯的含量，如果该含量过高，会直接影响所制补强剂与主料聚丙烯的相容性，从而影响其补强效果的发挥。

所述热处理的温度为130-150℃，时间为8-12h。通过热处理来消除或减弱共挤膜的应力，机械强度得到改善。

所述纵向冷拉伸的温度为30-50℃，拉伸比为1.2-1.5。

所述纵向热拉伸的温度为130-150℃，拉伸比为2.0-3.0。通过单向的冷拉伸和热拉伸形成微孔薄膜，并且孔径大小及其分布均一，从而保证电解液离子的透过性。