锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型锂电池隔膜制备方法，其中，制备方法包括：将聚乙烯与多种不同沸点的成膜溶剂在挤出机进行熔融混合；将所述挤出原料进行混合挤出和冷却成型，以便得到片材；将所述片材进行纵向拉伸和横向拉伸，并使部分或者全部成膜溶剂挥发，以便得到薄膜；在必要的条件下，将所述薄膜在萃取溶剂内萃取剩余成膜溶剂，以便得到微孔膜；将所述微孔膜进行在线涂布、烘干和热定型，以便在所述微孔膜的表面形成涂层，并获得所述锂电池隔膜。采用该方法制备电池隔膜可以有效提高生产线速度，增加产能、降低能耗和生产成本，且制备得到的电池隔膜良率高。

Lithium battery separator and its preparation method

The invention discloses a novel preparation method of lithium battery separator, in which the preparation method includes: melting polyethylene and various film-forming solvents with different boiling points in an extruder; mixing extrusion and cooling forming of the extruded raw materials to obtain sheets; lengthwise and transverse stretching of the sheets, and volatilizing part or all of the film-forming solvents. A thin film is obtained; the remaining film-forming solvent is extracted in the extraction solvent under necessary conditions to obtain a microporous membrane; the microporous membrane is coated, dried and heat-set on-line so as to form a coating on the surface of the microporous membrane and obtain the lithium battery separator. This method can effectively improve the production line speed, increase production capacity, reduce energy consumption and production costs, and the prepared battery separator has high yield.

【技术实现步骤摘要】
锂电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及电池材料领域，具体而言，本专利技术涉及锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂电池作为新能源行业的新星最近几年得到了迅猛的发展。锂电池主要包含四大类材料：电极、电解液、隔膜和封装材料。其中，隔膜由于生产工艺技术要求较高，早期一直由美日等发达国家垄断生产。近年中国新能源行业的迅猛发展，催生了一大批中国自有的隔膜生产企业。产能和品质日益向国际高端厂商逼近。当前锂电池隔膜基膜的生产制造主要有干法和湿法两种。干法不使用溶剂，挤出成膜后直接拉伸成孔。具有生产成本低，无环境污染，横向热稳定性好的优势，代表产品如美国Celgard生产的干法三层复合模。其劣势在于产品容易开裂(单向拉伸)，纵向力学性能差，均一性差。湿法制膜使用成膜溶剂，可以熔融远高于干法分子量的超高分子量高分子树脂。拉伸成孔后通过萃取洗出成膜溶剂，产品均一性较好，强度高。代表产品如日本旭化成生产的聚乙烯湿法基膜。缺点是制造成本高，生产过程不如干法环保，基膜热收缩率高。近年来，湿法隔膜生产工艺有了长足的进步。溶剂得到了有效的回收利用，既减少了环境污染同时降低了生产成本。然而，现有的锂电池隔膜及其制备方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出锂电池隔膜及其制备方法。采用该方法制备电池隔膜可以有效提高生产线速度，增加产能、降低能耗和生产成本，且制备得到的电池隔膜良率高。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种制备锂电池隔膜的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将聚乙烯与成膜溶剂进行熔融混合，以便得到挤出原料；将所述挤出原料进行混合挤出和冷却成型，以便得到片材；将所述片材进行纵向拉伸和横向拉伸，使部分或者全部所述成膜溶剂挥发，以便得到薄膜；将所述薄膜在萃取溶剂内进行萃取，以便得到微孔膜；以及将所述微孔膜进行在线涂布、烘干和热定型，以便在所述微孔膜的表面形成涂层，并获得所述锂电池隔膜。根据本专利技术实施例的制备锂电池隔膜的方法可以有效提高生产线速度，增加产能、降低能耗和生产成本，且制备得到的电池隔膜良率高。另外，根据本专利技术上述实施例的制备锂电池隔膜的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯与所述成膜溶剂的质量比为(15～40):(60～85)。在本专利技术的一些实施例中，所述成膜溶剂由至少一种沸点低于200摄氏度的第一溶剂和/或至少一种沸点高于200摄氏度的第二溶剂组成。在本专利技术的一些实施例中，所述第一溶剂为一种C10-14的烃类溶剂或者多种选自C10-14的烃类溶剂组成的混合溶剂，所述第二溶剂为选自石蜡油、固体石蜡、大豆油、花生油、橄榄油、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和甘油酯中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯重均分子量低于50万，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为(90～100):(0～10)；或者所述聚乙烯的重均分子量为50～100万，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为(50～70):(30～50)；或者所述聚乙烯的重均分子量为大于100万，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为(0～10):(90～100)。在本专利技术的一些实施例中，所述混合挤出按照下列步骤进行：将聚乙烯与占成膜溶剂总重量60～80％的成膜溶剂先进行预混合，并在挤出机中进行熔融共混挤出；在进行所述熔融共混挤出的过程中的下游，将剩余的成膜溶剂注入所述挤出机。在本专利技术的一些实施例中，所述熔融共混挤出的温度为150～270摄氏度，所述冷却的速率不低于15摄氏度/秒。在本专利技术的一些实施例中，所述烘干和热定型的温度为40～135摄氏度。在本专利技术的一些实施例中，所述纵向拉伸的拉伸和所述横向拉伸的拉伸比均大于5倍，所述纵向拉伸和所述横向拉伸是在90～125摄氏度的温度下进行的。在本专利技术的一些实施例中，所述萃取溶剂为选自二氯甲烷、戊烷、己烷、庚烷、四氯化碳、二乙醚、二恶烷和甲基乙基甲酮中的至少一种。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种锂电池隔膜。根据本专利技术的实施例，该锂电池隔膜由上述实施例的制备锂电池隔膜的方法制备得到。该锂电池隔膜具有强度高，厚度和透气均一性好，微孔尺寸分布窄，热稳定性好的特点。另外，根据本专利技术上述实施例的锂电池隔膜还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述锂电池隔膜包括基膜和形成在所述基膜上表面和下表面的涂层，所述涂层的厚度为0.2～10微米。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的制备锂电池隔膜的方法流程示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的氧化铝涂层电镜照片；图3是根据本专利技术一个实施例的勃姆石(Boehmite)涂层电镜照片；图4是根据本专利技术一个实施例的PVDF涂层电镜照片。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种制备锂电池隔膜的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将聚乙烯与成膜溶剂进行熔融混合，以便得到挤出原料；将挤出原料进行混合挤出和冷却成型，以便得到片材；将片材进行纵向拉伸和横向拉伸，使部分或者全部成膜溶剂挥发，以便得到薄膜；将薄膜在萃取溶剂内进行萃取，以便得到微孔膜；以及将微孔膜进行在线涂布、烘干和热定型，以便在微孔膜的表面形成涂层，并获得锂电池隔膜。下面参考图1对根据本专利技术实施例的制备锂电池隔膜的方法进行详细描述。根据本专利技术的实施例，该方法包括：S100：熔融混合该步骤中，将聚乙烯与成膜溶剂进行熔融混合，以便得到挤出原料。根据本专利技术的实施例，聚乙烯与成膜溶剂的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本专利技术的具体实施例，聚乙烯和成膜溶剂的质量比可以为(15～40):(60～85)，由此，可以进一步提高制备得到的锂电池隔膜的成膜性。根据本专利技术的实施例，成膜溶剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本专利技术的具体实施例，成膜溶剂可以由至少一种沸点低于200摄氏度的第一溶剂和/或至少一种沸点高于200摄氏度的第二溶剂组成。根据本专利技术的具体实施例，上述第一溶剂为一种C10-14的烃类溶剂或者多种选自C10-14的烃类溶剂组成的混合溶剂，上述第二溶剂可以为选自石蜡油、固体石蜡、大豆油、花生油、橄榄油、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和甘油酯中的至少一种。由此，可以进一步提高制备得到的锂电池隔膜的成膜性。根据本专利技术的具体实施例，上述第一溶剂和第二溶剂的的配比取决于所用聚乙烯原材料的分子量和生产线速度。具体地，所用聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，包括：将聚乙烯与成膜溶剂进行熔融混合，以便得到挤出原料；将所述挤出原料进行混合挤出和冷却成型，以便得到片材；将所述片材进行纵向拉伸和横向拉伸，使部分或者全部所述成膜溶剂挥发，以便得到薄膜；将所述薄膜在萃取溶剂内进行萃取，以便得到微孔膜；以及将所述微孔膜进行在线涂布、烘干和热定型，以便在所述微孔膜的表面形成涂层，并获得所述锂电池隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，包括：将聚乙烯与成膜溶剂进行熔融混合，以便得到挤出原料；将所述挤出原料进行混合挤出和冷却成型，以便得到片材；将所述片材进行纵向拉伸和横向拉伸，使部分或者全部所述成膜溶剂挥发，以便得到薄膜；将所述薄膜在萃取溶剂内进行萃取，以便得到微孔膜；以及将所述微孔膜进行在线涂布、烘干和热定型，以便在所述微孔膜的表面形成涂层，并获得所述锂电池隔膜。2.根据权利要求1所述的制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，所述聚乙烯与所述成膜溶剂的质量比为(15～40):(60～85)。3.根据权利要求2所述的制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，所述成膜溶剂由至少一种沸点低于200摄氏度的第一溶剂和/或至少一种沸点高于200摄氏度的第二溶剂组成，任选地，所述第一溶剂为一种C10-14的烃类溶剂或者多种选自C10-14的烃类溶剂组成的混合溶剂，所述第二溶剂为选自石蜡油、固体石蜡、大豆油、花生油、橄榄油、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和甘油酯中的至少一种。4.根据权利要求3所述的制备锂电池隔膜的方法，其特征在于，所述聚乙烯重均分子量低于50万，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为(90～100):(0～10)；或者所述聚乙烯的重均分子量为50～100万，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为(50～70):(...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金波，朴台吉，
申请(专利权)人：上海凯矜新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31