无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，包括上、下表面的聚烯烃层，所述上、下表面的聚烯烃层之间还至少层叠有一层无机纳米粒子杂化层，所述无机纳米粒子杂化层为电绝缘性无机纳米粒子与聚烯烃的混合结构，所述电绝缘性无机纳米粒子为采用改性剂或偶联剂亲油性改性后的电绝缘性无机纳米粒子；所述微孔膜厚度为5-40μm的隔膜，平均孔径为25-100纳米，在135℃时热收缩率不大于2.0，MD拉伸强度大于145MPa，TD拉伸强度大于130MPa。本发明专利技术还公开了制备上述微孔膜的方法。本发明专利技术制备的微孔膜具有能抑制热收缩、拉伸强度大、熔断温度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，包括上、下表面的聚烯烃层，所述上、下表面的聚烯烃层之间还至少层叠有一层无机纳米粒子杂化层，所述无机纳米粒子杂化层为电绝缘性无机纳米粒子与聚烯烃的混合结构，所述电绝缘性无机纳米粒子为采用改性剂或偶联剂亲油性改性后的电绝缘性无机纳米粒子；所述微孔膜厚度为5-40μm的隔膜，平均孔径为25-100纳米，在135℃时热收缩率不大于2.0，MD拉伸强度大于145MPa，TD拉伸强度大于130MPa。本专利技术还公开了制备上述微孔膜的方法。本专利技术制备的微孔膜具有能抑制热收缩、拉伸强度大、熔断温度高的优点。【专利说明】
本专利技术涉及隔膜产品，尤其是涉及一种能抑制热收缩、拉伸强度大、熔断温度高的 。
技术介绍
锂离子电池具有良好的稳定性和较大的比能量，随着3C产品的普及和电动汽车 市场的兴起，对锂离子二次电池的需求越来越大。然而锂离子电池的安全性始终是行业内 存在的一大难题。锂离子电池与铅酸电池、镍铬电池不同，当电压持续升高时会造成电解液 和隔膜氧化，特别地，电池放电时产生的高温会导致隔膜收缩、破裂，造成正负极短路，从而 引起锂离子电池起火、燃烧甚至爆炸，具有一定的安全隐患。 如何提高隔膜的安全性已引起广大学者的关注和研究，目前已形成多种技术，如 微孔高温热熔封闭技术、表面涂胶技术和表面复合陶瓷技术等，均在一定程度上能增强其 安全性。但以上技术各有其不足，如涂胶会降低隔膜的吸液量和电导率，一般方法复合（如 热压）会造成陶瓷颗粒脱落。普通聚烯烃隔膜尺寸热稳定性不好，如聚乙烯隔膜在85°C发 生热收缩，ll〇°C显著热变形，容易造成电池内部短路而引发安全事故。
技术实现思路
为克服上述缺点，提供一种能抑制热收缩、拉伸强度大、熔断温度高的无机纳米粒 子杂化聚烯烃微孔膜。 本专利技术的目的是通过以下技术措施实现的，一种无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔 膜，包括上、下表面的聚烯烃层，所述上、下表面的聚烯烃层之间还至少层叠有一层无机纳 米粒子杂化层，所述无机纳米粒子杂化层为电绝缘性无机纳米粒子与聚烯烃的混合结构， 所述电绝缘性无机纳米粒子为采用改性剂或偶联剂亲油性改性后的电绝缘性无机纳米粒 子；所述微孔膜厚度为5-40 μ m的隔膜，平均孔径为25-100纳米，在135°C时热收缩率不大 于2. 0, MD拉伸强度大于145MPa，TD拉伸强度大于130MPa。 作为一种优先方式，所述电绝缘性无机纳米粒子的平均粒径小于1. 0 μ m。 作为一种优先方式，所述无机纳米粒子杂化层中电绝缘性无机纳米粒子所占的比 例为 l_50wt%。 作为一种优先方式，所述无机纳米粒子杂化层中电绝缘性无机纳米粒子所占的比 例为 10_30wt%。 作为一种优先方式，所述电绝缘性无机纳米粒子为金属氧化物、金属氮化物和金 属碳化物中的一种或多种。 作为一种优先方式，所述电绝缘性无机纳米粒子为氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化 锆和氧化硅、氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化钛、碳化硅和碳化硼中的一种或几种。 本专利技术还公开了一种制备无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜的方法，其包括如下步 骤： (1)首先使用改性剂或偶联剂将电绝缘性无机纳米粒子改性制得亲油性电绝缘性 无机纳米粒子； (2)将稀释剂与聚乙烯按一定比例加入第一双螺杆挤出机进行塑化、共混；将亲 油性电绝缘性无机纳米粒子加入石蜡油中加热、超声分散，按一定比例与聚乙烯加入第二 双螺杆挤出机中进行塑化、共混； (3)将第一双螺杆挤出机和第二双螺杆挤出机形成的熔体经过模头、急冷辊形成 油膜，将油膜进行双向拉伸、萃取、热定型制得上、下表面为聚烯烃层，中间至少还层叠有一 层无机纳米粒子杂化层的微孔膜。 作为一种优先方式，所述步骤（1)中亲油性电绝缘性无机纳米粒子的制备方 法为：将无机纳米粉体利用超声分散于水或酒精溶液中，酒精溶液中水和酒精的体积比 为1:5-1:0 ;选取改性剂或偶联剂配制溶液，加入至无机纳米粒子浆液中混合，升温至 80-100°C并恒温搅拌2-5小时；停止反应，抽滤，用无水酒精抽提洗涤，将所得改性无机纳 米粒子在80-100°C下真空干燥研磨备用。 作为一种优先方式，所述改性剂或偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯 偶联剂、阴离子表面活性剂中的一种或几种，其有机物包覆量为电绝缘性无机纳米粒子重 量的3-7%。 作为一种优先方式，将亲油性电绝缘性无机纳米粒子和聚乙烯按一定比例并与适 量的稀释剂加入第二双螺杆挤出机中塑化共混形成聚烯烃溶液，得到的溶液在计量泵的控 制下从模头挤出，经急冷辊降温固化得到流延膜，将流延膜经双向拉伸1-10X2-15倍、萃 取、二次拉伸，或二次拉伸与后序处理后得到厚度为5-40 μ m的聚烯烃微孔膜，拉伸倍数为 1-10X2-15 倍。 本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果： 本专利技术采用无机纳米粒子改性聚烯烃，能有效提高聚烯烃微孔膜的耐热性和抗收 缩性；本专利技术中无机纳米粒子经过亲油性改性，不仅能均匀地分散于聚烯烃中，而且与聚烯 烃具有良好的相容性，能提高微孔膜的机械性能；本专利技术采用稀释剂为媒介，分步将改性无 机纳米粒子加入挤出机中，能实现其在基体中的均匀分散；本专利技术所制得微孔膜具有多层 结构，其耐热层处于中间层，能有效解决涂覆无机纳米粒子易掉粉而影响锂电池性能等问 题；本专利技术直接将无机纳米粒子加入微孔膜中，无需涂覆增加微孔膜厚度，在实现电池隔膜 超薄、耐热领域具有较强实用性。 本专利技术具有能够连续生产、工艺流程简单易操作；本专利技术制备的微孔膜厚度为 5-40 μ m的隔膜，平均孔径为25-100纳米，在135°C时热收缩率为不大于2.0, MD拉伸强度 大于145MPa，TD拉伸强度大于130MPa，其熔断温度比普通聚烯烃微孔膜提高约30-70°C。 【专利附图】【附图说明】 图1本专利技术实施例1和2微孔膜的剖面图。 图2本专利技术实施例3和4微孔膜的剖面图。 【具体实施方式】 下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。 -种无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，包括上、下表面的聚烯烃层，所述上、下表 面的聚烯烃层之间还至少层叠有一层无机纳米粒子杂化层，所述无机纳米粒子杂化层为电 绝缘性无机纳米粒子与聚烯烃的混合结构，所述电绝缘性无机纳米粒子为采用改性剂或偶 联剂亲油性改性后的电绝缘性无机纳米粒子；所述微孔膜厚度为5-40 μ m的隔膜，平均孔 径为25-100纳米，在135°C时热收缩率不大于2. 0, MD拉伸强度大于145MPa，TD拉伸强度 大于 130MPa。 本专利技术的无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，在前面技术方案的基础上，具体的是 电绝缘性无机纳米粒子的平均粒径小于1. 0 μ m。更优选地在0. 3μπι至0. 8μπι范围内，甚 至更小。 本专利技术的无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，在前面技术方案的基础上，具体的 是无机纳米粒子杂化层中电绝缘性无机纳米粒子所占的比例为l-50wt%。更优选地为 10-20wt%。 本专利技术的无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，在前面技术方案的基础上，具体的是 无机纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机纳米粒子杂化聚烯烃微孔膜，其特征在于：包括上、下表面的聚烯烃层，所述上、下表面的聚烯烃层之间还至少层叠有一层无机纳米粒子杂化层，所述无机纳米粒子杂化层为电绝缘性无机纳米粒子与聚烯烃的混合结构，所述电绝缘性无机纳米粒子为采用改性剂或偶联剂亲油性改性后的电绝缘性无机纳米粒子；所述微孔膜厚度为5‑40μm的隔膜，平均孔径为25‑100纳米，在135℃时热收缩率不大于2.0，MD拉伸强度大于145MPa，TD拉伸强度大于130MPa。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王郗，陈世章，李旦，邓豪，陈良，
申请(专利权)人：深圳市星源材质科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44