一种力学强度增强的聚丙烯动力锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种包含聚丙烯树脂和改性剂的动力锂离子电池隔膜及其制备方法。所述改性剂为无机纳米粒子和成核剂，其中聚丙烯树脂的重量百分比为85%-95%，无机纳米粒子的重量百分比为5%-10%，成核剂的重量百分比为1%-3%。本发明专利技术的聚丙烯动力锂电池隔膜具有很高的力学强度。

Polypropylene power lithium battery separator with mechanical strength enhancement and preparation method thereof

The invention relates to a power lithium ion battery separator containing polypropylene resin and modifier and a preparation method thereof. The modifier is an inorganic nano particle and a nucleating agent, wherein the weight percentage of polypropylene resin is 85%-95%, and the weight percentage of the inorganic nanometer particle is 5%-10%, and the weight percentage of the nucleating agent is 1%-3%. The polypropylene power lithium battery separator of the present invention has high mechanical strength.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含聚丙烯树脂和改性剂的动力锂离子电池隔膜及其制备方法，特别是一种力学强度增强的改性聚丙烯动力锂电池隔膜的制备方法。
技术介绍
锂离子电池以其高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全可靠以及能快速充放电等优点而成为新型电源技术研究的热点，除广泛用于日常熟知的手机、笔记本电脑以及其他数码电子产品之外，电动车的发展也将带动锂离子电池的更大需求，且在航空航天、航海、人造卫星、小型医疗、军用通信设备等领域中也得到了应用，逐步代替传统电池。电池隔膜是指在锂离子电池正极与负极中间的聚合物隔膜,是锂离子电池最关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响。随着锂离子电池应用范围的进一步扩大，隔膜材料的需求量将进一步增加。而世界上只有日本、美国等少数几个国家拥有锂离子电池聚合物隔膜的生产技术和相应的规模化生产，我国在锂离子电池隔膜的研究与开发方面起步较晚，仍主要依赖进口,因此，实现隔膜的国产化,生产优质的国产化隔膜，能有望降低整个隔膜乃至锂离子电池的市场价格。聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)微孔膜具有较高孔隙率、较低的电阻、较高的抗撕裂强度、较好的抗酸碱能力、良好的弹性及对非质子溶剂的保持性能，因此锂离子电池研究开发初期用其作为隔膜材料。锂离子电池隔膜按制备工艺的不同可分为干法和湿法两大类：干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜，经过结晶化处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构，可以增加薄膜的孔径。干法按拉伸方向不同可分为干法单向拉伸和双向拉伸。<br>湿法又称相分离法或热致相分离法，将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，然后降温进行相分离，压制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，可制备出相互贯通的微孔膜材料，此方法适用的材料范围广。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于：针对目前电池隔膜现有的制备方法和性能，提供了一种力学强度增强的动力锂电池隔膜及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案：重量百分比为85%-95%的聚丙烯树脂，重量百分比为5%-10%的无机纳米粒子，重量百分比为1%-3%的成核剂。所述无机纳米粒子为碳酸钙和二氧化钛。所述成核剂为β-成核剂。本专利技术所述力学强度增强的动力锂电池隔膜的制备方法包含如下步骤：（1）将聚丙烯与β-成核剂经熔融挤出造粒，制成成核剂重量百分比为1%-3%的母料1；（2）将聚丙烯与经表面改性过的无机纳米粒子混合，经熔融挤出造粒，制成无机纳米粒子重量百分比为5%-10%的母料2；（3）将母料1与母料2按重量百分比为1:1混合均匀，制得母料3，经熔融挤出、拉伸，最终制得三种规格的动力锂电池隔膜。所述的表面改性为偶联剂改性，所述偶联剂为KH550。步骤（3）所述的熔融挤出、拉伸工艺采用现有的干法双向拉伸工艺，优选的工艺条件如下：熔融挤出温度分别为：230℃、230℃、230℃、235℃、230℃，压力位15，电机功率为45；拉伸工艺的温度分为：纵向拉伸温度、预热温度和横向拉伸温度，分别为165℃、170℃、175℃，拉伸倍率分别为5*7、4*6、3.5*5。经万能拉力试验机测试，发现所得的动力锂电池隔膜的力学强度分别为95MPa、81MPa、75MPa，而未经无机纳米粒子和成核剂改性过的聚丙烯隔膜材料的拉伸强度仅为50MPa、49MPa、49MPa，可见，本方法所制得的锂电池隔膜的力学强度明显增强。具体实施方式实施例一：（1）将聚丙烯与β-成核剂经熔融挤出造粒，制成β-成核剂重量百分比为3%的母料1；（2）将聚丙烯与经偶联剂KH550表面改性过的碳酸钙和二氧化钛混合，经熔融挤出造粒，制成无机纳米粒子重量百分比为5%的母料2；（3）将母料1与母料2按重量百分比为1:1混合均匀，制成母料3；（4）将母料3经过双螺杆熔融挤出、温度分别为：230℃、230℃、230℃、235℃、230℃，压力位15，电机功率为45；再经过薄膜拉伸实验机进行双向拉伸，最终制得三种规格的动力锂电池隔膜，其拉伸条件如下所述：拉伸温度分别为：纵向拉伸温度、预热温度和横向拉伸温度，分别为165℃、170℃、175℃，拉伸倍率为5*7。通过以上方法制得的改性的动力锂电池隔膜的平均厚度13μm，拉伸强度为95Mpa。实施例二：（1）将聚丙烯与β-成核剂经熔融挤出造粒，制成β-成核剂重量百分比为3%的母料1；（2）将聚丙烯与经偶联剂KH550表面改性过的碳酸钙和二氧化钛混合，经熔融挤出造粒，制成无机纳米粒子重量百分比为5%的母料2；（3）将母料1与母料2按重量百分比为1:1混合均匀，制成母料3；（4）将母料3经过双螺杆熔融挤出、温度分别为：230℃、230℃、230℃、235℃、230℃，压力位15，电机功率为45；再经过薄膜拉伸实验机进行双向拉伸，最终制得三种规格的动力锂电池隔膜，其拉伸条件如下所述：拉伸温度分别为：纵向拉伸温度、预热温度和横向拉伸温度，分别为165℃、170℃、175℃，拉伸倍率为4*6。通过以上方法制得的改性的动力锂电池隔膜的平均厚度为20μm，拉伸强度为81MPa。实施例三：（1）将聚丙烯与β-成核剂经熔融挤出造粒，制成β-成核剂重量百分比为3%的母料1；（2）将聚丙烯与经偶联剂KH550表面改性过的碳酸钙和二氧化钛混合，经熔融挤出造粒，制成无机纳米粒子重量百分比为5%的母料2；（3）将母料1与母料2按重量百分比为1:1混合均匀，制成母料3；（4）将母料3经过双螺杆熔融挤出、温度分别为：230℃、230℃、230℃、235℃、230℃，压力位15，电机功率为45；再经过薄膜拉伸实验机进行双向拉伸，最终制得三种规格的动力锂电池隔膜，其拉伸条件如下所述：拉伸温度分别为：纵向拉伸温度、预热温度和横向拉伸温度，分别为165℃、170℃、175℃，拉伸倍率为3.5*5。通过以上方法制得的改性的动力锂电池隔膜的平均厚度为25μm，拉伸强度为75MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
力学性能增强的聚丙烯动力锂电池隔膜，其特征在于，包含重量百分比为85%‑95%的聚丙烯树脂，重量百分比为5%‑10%的无机纳米粒子，重量百分比为1%‑3%的成核剂。

【技术特征摘要】
1.力学性能增强的聚丙烯动力锂电池隔膜，其特征在于，包含重量百分比为85%-95%的聚丙烯树脂，重量百分比为5%-10%的无机纳米粒子，重量百分比为1%-3%的成核剂。
2.如权利要求1所述的力学性能增强的聚丙烯动力锂电池隔膜，其特征在于，所述的力学性能增强的动力锂电池隔膜的厚度为10–30μm，拉伸强度为80-100Mpa。
3.如权利要求1所述的力学性能增强的聚丙烯动力锂电池隔膜，其特征在于，所述的无机纳米粒子为碳酸钙和二氧化钛。
4.如权利要求1所述的力学性能增强的聚丙烯动力锂电池隔膜，其特征在于，所述的成核剂为β-成核剂。
5.权利要求1-4任一项所述的力学性能增强的聚丙烯动力锂电池隔膜，其特征在于，其制备方法包含如下步骤：
（1）将聚丙烯与β-成核剂经熔融挤出造粒，制成成核剂重量百分比为1%-3%的母料1；
（...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，翟春熙，宁可，
申请(专利权)人：黑龙江鑫达企业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23