电池隔离膜的混合料及其用途制造技术

本发明专利技术提供一种电池隔离膜的混合料及其用途，所述混合料包括以下重量份的组分：聚乙烯100份致孔剂500~2000份，抗氧化剂0.1~10份，所述致孔剂是水溶性的，所述聚乙烯的分子量为1.0×105~10.0×106，密度为0.940~0.976g/cm3。采用本发明专利技术所述的混合料制备的电池隔离膜无需使用有机溶剂萃取，同时具有较低的微孔孔径，均匀集中的孔径分布，良好的孔隙率和膜强度。

【技术实现步骤摘要】
电池隔离膜的混合料及其用途
本专利技术涉及一种电池隔离膜的混合料及其用途。
技术介绍
锂离子电池通常主要由正极、负极、隔膜、电解液以及电池外壳组成。锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将电池的正、负极分隔开来，防止正负极直接接触而短路，同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过，形成电流；在电池工作温度发生异常升高时，关闭电解质离子的迁移通道，切断电流保证电池安全。由此可见，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。目前市售的锂离子电池隔膜一般采用聚烯烃多孔膜。电池隔离膜的主要性能参数包括厚度、孔隙率、孔径大小、孔径分布、强度、热收缩率、闭孔温度和破膜温度等。为了减少电池内阻，电极面积必须尽可能大，所以对于隔膜的厚度要求尽可能的薄。电池隔膜本身虽然不导电，但是导电离子需要通过隔膜进行迁移，这就要求隔膜本身需要存在一定数量的孔，即孔隙率，但是孔隙率过高势必导致隔膜强度降低，影响电池整体可靠性。除此之外，电解液在隔膜上的浸润性直接影响离子迁移的阻力，浸润性越好，离子通过隔膜进行迁移的阻力越小，电池内阻也就越小。通常，在孔径不是非常大的情况下，孔径分布越均匀，电解液的浸润性越好。电池组件在其生产组装过程中需要对隔膜进行牵引，在组装完成后还需要保证隔膜不会被电极材料刺穿，因此隔膜不仅需要足够的拉伸强度还需要一定的刺穿强度。聚合物隔离膜在一定的受热条件下会发生热收缩，为避免热收缩带来的正负极直接接触而造成的内部短路，对隔离膜的热收缩率也有一定的要求。锂离子电池在异常条件下，如外部线路发生短路时，由于电流过大，电池内部温度急剧升高，这就需要隔膜能够及时关闭导电离子的迁移通道。因此，将电池隔离膜的微孔发生熔融闭合的温度称为闭孔温度。当温度继续升高时，发生隔离膜熔断破裂，将此熔断破裂温度称为破膜温度。从锂离子电池的安全角度来考虑，隔膜的闭孔温度和破膜温度必须有一定的温度差，以保证隔膜闭孔切断电流后即使温度继续上升，也有足够温度缓冲区间不发生隔膜破裂。常规湿法锂离子电池隔离膜在生产过程中需要经过有机溶剂的萃取过程，此过程往往是限制整个电池隔离膜生产速度的瓶颈，且有机溶剂存在一定的使用和环境风险。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电池隔离膜的混合料，用于解决现有技术中制备工艺中需要采用有机溶剂萃取的问题。本专利技术要解决的另外一个问题是提供一种微孔孔径较大、孔隙率不佳的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电池隔离膜的混合料，所述混合料包括以下重量份的组分：聚乙烯100份致孔剂500～2000份抗氧化剂0.1～10份，所述致孔剂是水溶性的，所述聚乙烯的分子量为1.0×105～10.0×106，密度为0.940～0.976g/cm3。优选地，所述聚乙烯的分子量为1.0×105～5.0×106，最优选1.0×105～2.0×106。优选地，所述聚乙烯其密度为0.940～0.966g/cm3，最优选0.950～0.966g/cm3。所述聚乙烯为一种、两种或者两种以上的不同分子量的聚乙烯混合。所述致孔剂，可以是羧甲基淀粉，醋酸淀粉，羟甲基纤维素，羧甲基纤维素，聚丙烯酰胺，水解聚丙烯酰胺，乙基纤维素，聚马来酸酐，聚丙烯酸，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚氧化乙烯中的一种或多种混合物。所述抗氧化剂可以是4,4-硫代双(6-叔丁基间甲酚)，二丁基羟基甲苯，亚磷酸酯，特丁基对苯二酚，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳酸酯，1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5-叔丁苯基)丁烷，2-特丁基-6-甲基苯酚，N，N’-二-β-萘基对苯二胺，硫代二丙酸双月桂酯，亚磷酸三(壬基苯基)酯，亚磷酸三苯酯中的一种或多种组合物。本专利技术用于形成水洗萃取电池隔离膜所用的致孔剂，要求其可以按任意比例与水混合。优选地，所述致孔剂为700～1800份，更优选为800～1600份。优选地，所述抗氧化剂为0.5～8份，更优选为1～6份。本专利技术的另外一个方面提供了上述混合料用于制备电池隔离膜的用途。本专利技术的另外一个方面提供了上述电池隔离膜的混合料的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：将混合料挤出，流延铸片，一次水洗，双向拉伸，二次水洗，热定型。本工艺通过利用一次水洗，之后送入双向拉伸机进行拉伸，用以形成电池隔膜所需的微孔，二次水洗，用以将隔离膜中残余的水溶性聚合物清除干净。优选地，所述一次水洗采用超声水洗，所述二次水洗采用超声水洗。优选地，所述一次水洗的温度为75～85℃，二次水洗的温度为75～85℃。优选地，所述流延铸片的温度为75～85℃。优选地，所述热定型的温度为110～125℃，10～20min。进一步地，所述制备方法还包括将热定型后的电池隔离膜收卷。本专利技术的另外一个方面提供了上述制备方法制备的电池隔离膜。进一步地，所述电池隔离膜厚度为5～30μm，微孔孔径为10～100nm，孔隙率为20～60％。更进一步地，本专利技术所述水洗萃取制造工艺特指以下过程：将混合料经过挤出机连续挤出，进入到狭缝模头内，混合物通过狭缝模头挤出到流延冷却辊，在75～85℃下流延成带状物，将得到的带状物置入带有超声装置的75～85℃热水槽中进行第一次水洗处理，之后送入双向拉伸机进行拉伸，用以形成电池隔膜所需的微孔，将所得薄膜置入带有超声装置的75～85℃热水槽中进行第二次水洗处理，用以将隔膜中残余的水溶性聚合物清除干净，随后在110～125℃下热定型10～20min分钟，将薄膜收卷，最终得到水洗萃取电池隔离膜。如上所述，本专利技术的电池隔离膜的混合料及其制备方法，具有以下有益效果：无需使用有机溶剂萃取，环保安全；具有较低的微孔孔径，均匀集中的孔径分布，良好的孔隙率和膜强度。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。此外应理解，本专利技术中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本专利技术中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
的情况下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。1.厚度采用德国马尔薄膜测厚仪1216根据GB/T6672-2001塑料薄膜与薄片厚度的测定方法测定。2.电阻采用万用表在隔离膜相距10cm的两个点上测得，采用的结果为不同的测量点上10次测定的平均值。3.透过率采用Gurley透气度测试仪4110根据GB/T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池隔离膜的混合料，其特征在于，所述电池隔离膜的混合料至少包括以下重量份的组分：聚乙烯 100份致孔剂 500～2000份，抗氧化剂 0.1～10份，所述致孔剂是水溶性的，所述聚乙烯的分子量为1.0×105～10.0×106，密度为0.940～0.976g/cm3。

【技术特征摘要】
1.一种电池隔离膜的混合料，其特征在于，所述电池隔离膜的混合料至少包括以下重量份的组分：聚乙烯100份致孔剂500～2000份，抗氧化剂0.1～10份，所述致孔剂是水溶性的，所述聚乙烯的分子量为1.0×105～10.0×106，密度为0.940～0.976g/cm3。2.根据权利要求1所述的电池隔离膜的混合料，其特征在于：所述聚乙烯的分子量为1.0×105～5.0×106，最优选1.0×105～2.0×106。3.根据权利要求1所述的电池隔离膜的混合料，其特征在于：所述聚乙烯其密度为0.940～0.966g/cm3，最优选0.950～0.966g/cm3。4.根据权利要求1所述的电池隔离膜的混合料，其特征在于：所述聚乙烯为一种、两种或者两种以上的不同分子量的聚乙烯混合。5.根据权利要求1所述的电池隔离膜的混合料，其特征在于：所述致孔剂选自羧甲基淀粉，醋酸淀粉，羟甲基纤维素，羧甲基纤维素，聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，熊磊，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31