[发明专利]一种制备高比能电池隔膜的生产工艺

摘要

一种制备高比能电池隔膜的生产工艺，将UHMWPE、超高分子石蜡油、抗氧化剂、自主设计改造的异向双螺杆高强度混炼挤出机进行混炼均匀，再通过各个环节的工艺控制，利用相分离的化学反应进行各环节的数据把握，最终制备出物理性能、化学性能一致性的高端锂离子电池湿法隔膜。本发明的设备技术、生产工艺控制技术，能制备出稳定的、批量的合格产品，具有广阔的应用前景，将为高端锂离子湿法隔膜的国产化带来巨大的变革、为中国发展新能源动力汽车产业化做出贡献。

主权项

1.一种制备高比能电池隔膜的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：第一步：混炼熔融：利用计量下料器对原料进行配比，原料按照重量份的百分比：超高分子聚乙烯：超高分子石蜡油：抗氧化剂=1:1:1，将称量后的原料直接进入高强度混炼挤出机内进行混炼、熔融；其中高强度混炼挤出机内各混炼区域温度设定在：190℃‑245℃，确保流体温度不超过各原料的碳化温度、闪点温度，让纳米级直径的石蜡油与超高分子聚乙烯完全相溶；第二步：挤出片材：将混炼熔融后的物料经过齿轮泵计量和过滤器过滤后，利用金属软管连接输送至双流道交叉模头，所述金属软管上连接有温度检测传感器，所述温度检测传感器与控制系统连接，所述控制系统接收温度检测传感器的信号，并控制双流道交叉模头内的加热器温度高于混炼熔融后的物料温度2℃，所述双流道交叉模头的温度分为左、中、右三个区域来分别控制，所述双流道交叉模头中间温度区域低于左温度区域和右温度区域2℃；第三步：片材冷却：将双流道交叉模头挤出片材后垂直落至流延机组，所述流延机组内的冷却辊的冷却方式采用纯水冷冻进行冷却，冷却温度设定在20℃‑40℃范围内，冷却后离开流延辊的片材温度应该确定在：50℃±10℃；第四步：纵向拉伸：将冷却后的片材输送至MDO纵拉机进行纵向拉伸，所述MDO纵拉机内预热温度控制在结晶点温度下10℃‑20℃，拉伸温度控制在结晶温度下10℃‑30℃，冷却温度设定为：20℃‑50℃，纵向拉伸倍数控制工艺参数：6‑7倍；片材厚度控制在0.3mm±0.1mm；第五步：横向拉伸：将经过纵向拉伸后的片材进入TDO1横拉机中，所述TDO1横拉机的预热区、拉伸区在MDO纵拉机辊轮设定范围的基础上上升2℃‑10℃，薄膜定型区温度控制在≤100℃；所述TDO1横拉机内拉伸区域的风口采用片口的形式出风，冷却区域采用平口的形式出风，TDO1横拉机内的拉伸比例控制在MDO纵拉机内纵拉倍数的0.8倍；第六步：萃取抽孔：将横向拉伸后的片材薄膜牵引进入萃取及干燥装置中，微孔抽出的环境温度控制在：10℃±2℃，负压状态：‑15Kpa~‑30Kpa，萃取溶剂二氯甲烷采用内置循环结构，薄膜从萃取每格萃取溶剂出来后采用反向刮液结构进行石蜡油的抽出，隔膜萃取完成后进行水洗工序，软水温度控制在：25℃±1℃，水洗完成后隔膜微孔成型，然后进行干燥处理；第七步：热定型及收卷：将萃取抽孔完成后的锂离子电池隔膜通过干燥牵引导向至TDO2横拉机进行热定型工序，热定型工序中温度设定比原材料的熔点温度低10℃‑20℃，隔膜拉伸倍率为1.1倍‑1.15倍；将热定型送入到收卷机中进行收卷成膜，即得到一种高比能电池隔膜。