一种电动汽车锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电动汽车锂电池隔膜及其制备方法，该锂电池隔膜为一种聚烯烃隔膜，A/B/A结构，通过三层共挤、双向拉伸工艺制备。A层由聚丙烯、钛酸钾晶须、偶联剂、扩链剂组成。B层由聚乙烯、偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯组成。本发明专利技术提供的锂电池隔膜可用于电动汽车等大功率锂电池，具有亲液性、透气性好，具有优异的耐热性，可以提高大功率锂电池的安全性。本发明专利技术提供的方法环保，便于大规模生产，有利于降低锂电池隔膜的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池隔膜
，更具体地，涉及一种电动汽车锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池与传统的可充电电池相比较具有高比能量、快速充放电、充放电循环寿命长、无记忆效应、、自放电率低、安全性能好且对环境污染小等特性，所以自世纪年代初以来，锂离子电池就成为新型电源技术研究的热点。锂离子电池被广泛应用到笔记本电脑、手机、摄像机、照相机等电子产品的领域和电动汽车、航空航天及潜艇等领域。隔膜是锂离子电池重要组成部分之一，作用主要分为两个方面：（1）隔绝电池负极片，防止电池正负极接触发生短路；（2）提供锂离子传输的通道。隔膜不参与任何电池反应，但作为锂离子电池的重要组成部分，它的性能决定了电池的容量、内阻和界面接触面积等，能够直接影响锂离子电池的安全性和工作性能，具有优良性能的电池隔膜是提高锂离子电池的综合性能必要条件。随着环保、低碳理念逐渐深入人心，以及节能减排政策的推出，电动汽车越来越受到人们青睐，这也对电动汽车用动力锂电池提出了更高的要求。大功率动力锂电池在放电过程中, 电池局部温度达到100 ℃左右就可以引起负极固体电解质界面(SEI)保护膜分解并释放热量, 使电池进一步升温引发有机电解液等物质的分解和隔膜的融化, 导致正负极直接反应甚至爆炸。电池使用过程中遭受穿刺或撞击也可导致电池电压瞬时下降。电流剧增产生巨大的热量导致温度迅速升高,使电池隔膜经受高温状态。此外, 电池过充导致金属锂在负极表面沉积形成锂枝晶也会导致对隔膜的穿刺, 动力电池在动态条件下的运行会加剧这一行为,因此,动力锂电池的安全运行需要隔膜具有更高的强度、更好的热尺寸稳定性和热化学稳定性。然而,提高锂离子电池比能量和大功率放电能力需要进一步提高隔膜的孔隙率并降低厚度,以获得较小的离子电阻,这些改变会降低膜的强度和抗冲击能力,进一步降低动力锂电池的安全性,因此,开发新的隔膜材料以平衡甚至同时提高隔膜的性能和安全性是动力锂电池对隔膜的新需求。锂离子电池隔膜的种类非常多，其中聚烯烃微孔膜是非常重要的一类。由于聚烯烃材料具有相对廉价、优异的力学性能、化学稳定性等特点，是一个相对可靠的锂电池隔膜材料。然而,聚烯烃隔膜的透气性和亲液较差,无法完全满足电池快速充放电的要求,而且影响电池的循环使用寿命。聚烯烃材料隔膜的另一个更重要问题在于其大功率放电的安全性,这种材料在高温下尺寸变形比较明显,而且熔点一般低于170℃,当电池局部发热达到这个温度时,隔膜就会迅速融化使正负极迅速接触,出现短路行为。为了提高聚烯烃微孔膜的透气性、亲液性及安全性，人们进行了大量的研究。Gao Kun在《PE-g-MMA polymer electrolyte membrance for lithium polymer battery》一文中公开了一种采用电子束辐照PE接枝MMA的方法，提高了聚乙烯薄膜的亲液性。浙江大学石俊黎在《锂离子电池用聚烯烃隔膜的改性》一文中提到用等离子改性PE，使PE发生交联反应从而提高聚烯烃薄膜的耐热性进而提高其使用安全性。但采用高能粒子进行反应耗能较大，同时高能粒子在引发反应的同时也会引起聚烯烃分子链的断裂，造成隔膜的老化，降低使用寿命。此外还有大量关于锂电池用聚烯烃隔膜的研究，如表面涂布改性提高聚烯烃隔膜亲液性、涂覆改性提高聚烯烃隔膜安全性，但这些方法工艺复杂，环保性差，难以兼顾透气性、亲液性及安全性，且成本较高，推广应用困难。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供电动汽车用锂电池隔膜及其制备方法，制备的锂电池隔膜透气性好、亲液性及耐热性优异，成本低适于工业化大规模生产。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种电动汽车锂电池隔膜，具有A/B/A结构其中A层由以下成分制备：聚丙烯 94-98重量份钛酸钾晶须 1-4重量份偶联剂 0.5-1重量份扩链剂 0.5-1重量份B层由以下成分制备：聚乙烯 94-97重量份偶氮二异丁腈 2-4重量份过氧化二异丙苯 1-2重量份优选的，所述聚丙烯为全同聚丙烯，熔融指数为2.5-3.5g/10min ，测试温度230℃,负荷3.8Kg。优选的，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须，直径为2.5-3.5微米。优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂中的一种。优选的，所述扩链剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。优选的，所述聚乙烯为LDPE，熔融指数为1.0-3.5g/min，测试温度230℃,负荷3.8Kg。优选的，所述锂电池隔膜各层厚度比例为30%/40%/30%。相应的，本专利技术还提供一种电动汽车锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：（1）向1-4重量份钛酸钾晶须中加入0.5-1重量份偶联剂，搅拌，得到活化钛酸钾晶须；将所述的活化钛酸钾晶须、94-98重量份聚丙烯和0.5-1重量份扩链剂混合均匀，得到A层混合物。（2）将所述的94-97重量份聚乙烯、2-4重量份偶氮二异丁腈、1-2重量份过氧化二异丙苯混合均匀，得到B层混合物。（3）将A层混合物、B层混合物分别加入对应挤出机，通过三层共挤、双向拉伸制得电动汽车锂电池隔膜。所述的挤出机温度为A层：一区120-145℃，二区150-155℃，三区160-170℃，四区180-190℃，五区190-200℃，过滤器190-200℃；B层：一区160-175℃，二区175-185℃，三区185-195℃，四区210-220℃，五区220-250℃，过滤器250-260℃；模头温度为250-260℃；铸片温度为110-135℃；纵拉各段温度依次为125、140、150、160℃，拉伸比3-4；横拉各段温度依次为140、150、165、175℃，拉伸比3-4。有益效果：本专利技术提供一种电动汽车锂电池隔膜及其制备方法，与现有技术相比，本专利技术以六钛酸钾晶须作为成核剂，诱发聚丙烯结晶，由于六钛酸钾晶须成各向同性，聚丙烯晶体较规整，提高隔膜的耐热性；在双向拉伸后微孔呈圆形，孔径均匀，降低充放电过程中的电阻。聚丙烯中采用扩链剂进行扩链反应，在聚丙烯分子链上接上极性基团，提高了聚丙烯的亲液性。在中间B层，采用聚乙烯微发泡工艺，使聚乙烯成多孔结构，经双向拉伸提高了聚乙烯的强度及孔隙率。因此，本专利技术制备的电动汽车锂电池隔膜，透气性好，亲液性佳，具有优异的耐热性，适于大规模生产。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。本专利技术提供一种电动汽车锂电池隔膜，具有A/B/A结构，由以下成分制备：A层：聚丙烯 94-98重量份钛酸钾晶须 1-4重量份偶联剂 0.5-1重量份扩链剂 0.5-1重量份B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车锂电池隔膜，具有A/B/A结构，其特征在于A层由以下成分制备：聚丙烯                        94‑98重量份；钛酸钾晶须                    1‑4重量份；偶联剂                        0.5‑1重量份；扩链剂                        0.5‑1重量份；B层由以下成分制备：聚乙烯                         94‑97重量份；偶氮二异丁腈                   2‑4重量份；过氧化二异丙苯                 1‑2重量份。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车锂电池隔膜，具有A/B/A结构，其特征在于A层由以下成分制备：聚丙烯 94-98重量份；钛酸钾晶须 1-4重量份；偶联剂 0.5-1重量份；扩链剂 0.5-1重量份；B层由以下成分制备：聚乙烯 94-97重量份；偶氮二异丁腈 2-4重量份；过氧化二异丙苯 1-2重量份。2.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池隔膜，其特征在于，所述聚丙烯为全同聚丙烯，熔融指数为2.5-3.5g/10min ，测试温度230℃,负荷3.8Kg。3.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池隔膜，其特征在于，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须，直径为2.5-3.5微米。4.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池隔膜，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂中的一种。5.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池隔膜，其特征在于，所述扩链剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。6.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池隔膜，其特征在于，所述聚乙烯为LDPE，熔融指数为1.0-3.5g/min，测试温度230℃,负荷3.8K...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英，
申请(专利权)人：宁国安驰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34