聚烯烃微孔膜制备方法和装置制造方法及图纸

一种聚烯烃微孔膜制备方法和装置，该方法包括：将两种以上的物料经两台以上的挤出机挤出形成熔体；将所述熔体引入多层分配器进行分层叠加形成复合多层熔体；将所述复合多层熔体经由模头挤出；并经冷却辊铸片成型和退火处理；再进行单向拉伸成孔，得到多层聚烯烃微孔膜。本发明专利技术能够避免聚烯烃微孔膜在电池中微短路，改善电池容量保持和循环性能。

Preparation method and device of polyolefin microporous membrane

A preparation method and device for polyolefin microporous membrane include: extruding more than two materials through more than two extruders to form melt; introducing the melt into a multi-layer distributor to form a composite multi-layer melt layer by layer; extruding the composite multi-layer melt through a die; forming and annealing the cooling roll casting piece; and then unidirectional drawing to form a hole to obtain a composite multi-layer melt layer melt. Multilayer polyolefin microporous membranes. The invention can avoid the short circuit of the polyolefin microporous membrane in the battery and improve the capacity retention and cycle performance of the battery.

【技术实现步骤摘要】
聚烯烃微孔膜制备方法和装置
本专利技术涉及高分子膜材料
，具体涉及一种聚烯烃微孔膜制备方法和装置。
技术介绍
锂离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜及电池外壳组成，隔膜作为核心部件之一，其主要作用表现在两个方面：(1)隔离正、负极，是电子的绝缘体，防止正负极接触短路；(2)允许离子自由通过，传输电子。因此，隔膜的微孔结构优劣对电池容量、循环性能、倍率性能产生至关重要的影响。目前，锂离子电池隔膜主要是聚烯烃微孔膜，常用制备方法包括干法(熔融拉伸法)和湿法(热致相分离法)，两种方法的微孔形成机理完全不同。湿法双向拉伸膜采用萃取工艺造孔，制备三维网络状结构，孔的曲折度相对较高，但是孔径偏大。湿法过程由于使用大量有机稀释剂，设备复杂，成本高，易造成环境污染，同时PE材料热收缩大，热稳定性差，在电池中应用安全性较低，虽然采用陶瓷涂覆能够有效改善，但是成本增大许多。干法双向拉伸采用的是β晶型向a晶型转变，晶体体积收缩产生微孔，这种工艺制备孔径大且分布极其不匀，大部分只能应用于低端领域。干法单向拉伸由于设备简单，成本低，无环境污染问题，并且制备孔径一致性好，厚度均匀，成为目前干法拉伸主流工艺。但是干法单拉由于采用纵向拉伸致使片晶分离并出现大量微纤，进而产生狭缝状孔隙网状结构，容易出现一定数量直通孔，孔曲折度极低，同时由于受成型设备影响，孔径一般都较大，最终会导致电池中的微短路，致使电池容量，循环寿命降低。
技术实现思路
本专利技术提供一种聚烯烃微孔膜制备方法和装置，能够避免聚烯烃微孔膜在电池中微短路，改善电池容量保持和循环性能。根据第一方面，一种实施例中提供一种聚烯烃微孔膜制备方法，包括：将两种以上的物料经两台以上的挤出机挤出形成熔体；将上述熔体引入多层分配器进行分层叠加形成复合多层熔体；将上述复合多层熔体经由模头挤出；并经冷却辊铸片成型和退火处理；再进行单向拉伸成孔，得到多层聚烯烃微孔膜。在优选实施例中，上述两种以上的物料选自相同牌号或不同牌号的聚丙烯或聚乙烯。在优选实施例中，上述聚丙烯的熔融指数为0.5～6.0g/10min，重均分子量为2×105～6×106；上述聚乙烯的熔融指数为0.2～5.0g/10min，重均分子量为1×105～2.5×105。在优选实施例中，上述多层分配器为2～9个流道的多层分配器。在优选实施例中，上述挤出机挤出的温度、上述分层叠加的温度和上述模头挤出的温度为190～260℃。在优选实施例中，上述冷却辊的温度为30～120℃。在优选实施例中，上述退火处理为在100～160℃烘烤，时间为1～20h。在优选实施例中，上述拉伸成孔的拉伸温度为110～160℃，拉伸速比为1～3，拉伸速度为1～10m/min。在优选实施例中，上述多层聚烯烃微孔膜的厚度为6～30μm，平均孔径为18～23nm，孔径分布范围为15～25nm。在优选实施例中，上述多层聚烯烃微孔膜的孔曲折度为3.0～4.0。根据第二方面，一种实施例中提供一种聚烯烃微孔膜制备装置，包括：至少两台挤出机、多层分配器、模头以及冷却和牵引模块；其中，上述多层分配器前端连接上述至少两台挤出机，后端连接上述模头，上述模头后端连接上述冷却和牵引模块，上述至少两台挤出机用于将两种以上的物料挤出形成熔体，上述多层分配器用于将上述熔体进行分层叠加形成复合多层熔体，上述模头用于将上述复合多层熔体挤出，上述冷却和牵引模块用于将挤出的上述复合多层熔体冷却铸片成型及单向拉伸成孔，得到多层聚烯烃微孔膜。在优选实施例中，上述多层分配器为2～9个流道的多层分配器。在优选实施例中，上述两种以上的物料分别呈间隔的形式进入上述多层分配器的不同流道中。在优选实施例中，上述挤出机的工作温度、上述多层分配器的工作温度和上述模头的工作温度为190～260℃。根据第三方面，一种实施例中提供一种第一方面的聚烯烃微孔膜制备方法或第二方面的聚烯烃微孔膜制备装置制备出的多层聚烯烃微孔膜。在优选实施例中，上述多层聚烯烃微孔膜的厚度为6～30μm，平均孔径为18～23nm，孔径分布范围为15～25nm。在优选实施例中，上述多层聚烯烃微孔膜的孔曲折度为3.0～4.0。本专利技术的聚烯烃微孔膜制备方法及装置，在流延挤出成型过程中采用多层分配器，对熔体多次分层切薄，细化片晶尺寸，降低孔径大小，同时由于层界面处出现的分层叠加和滑移现象，增大孔的曲折度，避免大孔出现。本专利技术能够制备出平均孔径小(20nm左右)的多层聚烯烃微孔膜，相比市场上现有产品(平均孔径40nm)孔径降低50％左右，孔径分布窄(15～25nm左右)，均匀性好，同时曲折度高(3.0～4.0左右)，耐压值大(3.0kv)，避免聚烯烃微孔膜在电池中微短路，改善电池容量保持和循环性能。附图说明图1为本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备装置中多层分配器的截面结构示意图；图3为本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜的孔径分布图；图4为本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜的循环性能测试结果图；图5为本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜的倍率性能测试(1C/2C/3C)结果图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本专利技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。首先，本专利技术提供一种聚烯烃微孔膜制备方法，包括：将两种以上的物料经两台以上的挤出机挤出形成熔体；将上述熔体引入多层分配器进行分层叠加形成复合多层熔体；将上述复合多层熔体经由模头挤出；并经冷却辊铸片成型和退火处理；再进行单向拉伸成孔，得到多层聚烯烃微孔膜。在一个优选实施例中，物料是两种，这两种物料可以选自相同牌号或不同牌号的聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)，相应地，使用两台挤出机分别挤出两种物料。聚丙烯和/或聚乙烯可以没有特别限定，然而在较优的实施例中，聚丙烯的熔融指数为0.5～6.0g/10min，重均分子量为2×105～6×106；聚乙烯的熔融指数为0.2～5.0g/10min，重均分子量为1×105～2.5×105。多层分配器的层数/流道数可以没有特别限定，一般而言层数/流道数越多越有利于实现本专利技术的效果，在一个优选实施例中，多层分配器具有2～9个流道，即2～9层分配器。本专利技术的方法中各个步骤的工作温度可以根据具体情况设置，例如根据选择的不同物料的性质等设置各个步骤的工作温度。在一个优选实施例中，挤出机挤出的温度、分层叠加的温度和模头挤出的温度为190～260℃，例如195℃、200℃、205℃、215℃、220℃、230℃、240℃、250℃、255℃或258℃等。冷却辊的温度为30～120℃，例如35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或115℃等。退火处理为在100～160℃烘烤，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚烯烃微孔膜制备方法，其特征在于，所述方法包括：将两种以上的物料经两台以上的挤出机挤出形成熔体；将所述熔体引入多层分配器进行分层叠加形成复合多层熔体；将所述复合多层熔体经由模头挤出；并经冷却辊铸片成型和退火处理；再进行单向拉伸成孔，得到多层聚烯烃微孔膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃微孔膜制备方法，其特征在于，所述方法包括：将两种以上的物料经两台以上的挤出机挤出形成熔体；将所述熔体引入多层分配器进行分层叠加形成复合多层熔体；将所述复合多层熔体经由模头挤出；并经冷却辊铸片成型和退火处理；再进行单向拉伸成孔，得到多层聚烯烃微孔膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两种以上的物料选自相同牌号或不同牌号的聚丙烯或聚乙烯。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数为0.5~6.0g/10min，重均分子量为2×105~6×106；所述聚乙烯的熔融指数为0.2~5.0g/10min，重均分子量为1×105~2.5×105。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层分配器为2~9个流道的多层分配器；优选地，所述挤出机挤出的温度、所述分层叠加的温度和所述模头挤出的温度为190~260℃；优选地，所述冷却辊的温度为30~120℃；优选地，所述退火处理为在100~160℃烘烤，时间为1~20h；优选地，所述拉伸成孔的拉伸温度为110~160℃，拉伸速比为1~3，拉伸速度为1~10m/min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层聚烯烃微孔膜的厚度为6~30μm，平均孔径为18~23nm，孔径分布范围为15~25nm；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈官茂，姚坤，王哲，
申请(专利权)人：深圳中兴新材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44