本发明专利技术涉及一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、挤出铸片；步骤S2、双向拉伸；步骤S3、后处理：将经过步骤S2制成的薄膜依次经过萃取、横拉、烘干、热定型、收卷、分切工艺，得到基于UHMWPE锂电池隔膜；本发明专利技术公开的通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法简单易行，可以实现通过调节工艺参数达到控制材料晶体结构，能制得不同需求的孔径分布的产品，还可以在一定程度上实现微观程度上的隔膜孔径大小的改变，对工艺参数的控制有一定的参考价值；通过这种方法得到的锂电池隔膜综合性能佳、性能稳定好，使用寿命长，经济价值和社会价值高。
【技术实现步骤摘要】
一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法
本专利技术涉及锂电池隔膜
，尤其涉及一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法。
技术介绍
随着对笔记本、蜂窝电话、摄像机、手机等小型化无线电设备的需求量的增加，锂电池因其能量密度高、电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、放电电压稳定、充放电快速和环保的缘故，在日常生活和工农业生产中广泛使用。隔膜是锂电池的关键部件之一，其在锂电池中起到传递锂离子和阻隔阻隔正负极电子电导的双重作用。其性能的好坏直接影响锂电池的电池容量、循环使用寿命和安全性能。理想的锂电池隔膜应具备较高的离子电导率，良好的热稳定性、化学稳定性和电化学稳定性，反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性及优异的机械性能。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有耐冲击、密度较低、比强度高、化学稳定性好等优良性能，具有十分广泛的应用前景，在锂电池行业，UHMWPE也是工业生产锂电池湿法隔膜的主要原料之一，UHMWPE与普通PE具有相同的分子结构，其主链结构为(-CH2-CH2-)，其超高的分子量赋予了其十分优秀的性能。现在锂电池隔膜的生产流程乙醇包括挤出铸片、异步双向拉伸、萃取、横拉(烘干)、热定型、收卷、分切，最后制得成品。但是由于行业内使用的UHMWPE相对分子量通常在150万左右，其中在铸片，异步双向拉伸，横拉(烘干)工艺过程中，过程温度的控制和拉伸时的速率变化均会在不同程度上影响到UHMWPE材料中的晶体结构和结晶性能，而目前生产过程中，随着拉伸的进行，由于非晶区中分子链逐渐参与了结晶，小角X射线散射强度减弱，膜的结构因此变得紧密。而隔膜内部的结晶度和晶粒尺寸也和拉伸时的温度控制有关，如果控制不好，会导致产品无法满足理想的锂电池隔膜的使用要求，进而影响锂电池工作安全性、电池效率和循环使用寿命。申请号为200710071919.X的专利公开了将超高分子量聚乙烯用于锂离子电池隔膜，并具体公开了通过模头将物料挤出至冷却辊上冷却，再经双向拉伸机进行拉伸，得到薄膜；对薄膜进行萃取、热定型、收卷得到锂离子电池薄膜；该篇专利还具体公开了在40℃～240℃条件下进行挤出；经冷却辊后在10℃～100℃条件下流延成带状物；在80～120℃条件下对带状物进行拉伸；据公开，该专利技术取得了孔型均匀，空隙率高，强度好的特点，但是其未公开进行拉伸的拉伸比；不同拉伸比决定最终材料的晶型，进而对材料的综合性能造成较大的影响。且该材料用于锂离子电池隔膜加工流动性和耐化学稳定性有待进一步提高。因此，开发一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，以实现改善锂电池隔膜的综合性能，延长其使用寿命和提高其性能稳定性具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，该方法简单易行，可以实现通过调节工艺参数达到控制材料晶体结构，能制得不同需求的孔径分布的产品，还可以在一定程度上实现微观程度上的隔膜孔径大小的改变，对工艺参数的控制有一定的参考价值；通过这种方法得到的锂电池隔膜综合性能佳、性能稳定好，使用寿命长，经济价值和社会价值高。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、挤出铸片：将UHMWPE、(E)-4-(2-氰基-3-乙氧基-3-氧代-1-丙烯)苯硼酸频那醇酯、(1-氟乙烯基)甲基二苯基硅烷、引发剂和石蜡油混合混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出铸片，在挤出工艺过程中，选择以模头出料温度为210℃-240℃，大量厚片经过15℃-23℃的激冷辊后以100℃左右的状态挤出，此时宽度由于颈缩现象，宽度会略微缩小，该过程必须是有较低温度的辊进行急速冷却，且模头出料和冷却辊温度需在范围内，以降低厚片的结晶度，防止球晶形成，并且使主料中的白油和隔膜产生热致相分离；步骤S2、双向拉伸：将经过步骤S1制成的铸片连续送入双向拉伸机中进行拉伸成薄膜，进入拉伸机后，纵向拉伸时，在100℃-130℃的温度内进行拉伸，调整拉伸速率以及其他参数，控制拉伸后宽度为拉伸前宽度的40％-82％；横向拉伸时，在115℃-130℃的温度下拉伸，控制拉伸后宽度为拉伸前宽度的700％-1500％；其中在拉伸前期，由于拉伸导致结晶产生了微纤结构，随着拉伸强度的增加，折叠链片晶结构中晶体块的分子链被逐渐拉伸出来，最终折叠片晶结构变成了伸直链纤维晶；步骤S3、后处理：将经过步骤S2制成的薄膜依次经过萃取、横拉、烘干、热定型、收卷、分切工艺，得到基于UHMWPE锂电池隔膜。进一步的，步骤S1中所述UHMWPE、(E)-4-(2-氰基-3-乙氧基-3-氧代-1-丙烯)苯硼酸频那醇酯、(1-氟乙烯基)甲基二苯基硅烷、引发剂、石蜡油的质量比为100:(3-5):4:(1-2):(500-800)。优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。进一步的，步骤S3中所述热定型的温度为95-115℃，时间为5-15分钟。进一步的，所述收卷速度为5-25米/分。进一步的，所述基于UHMWPE锂电池隔膜的厚度30-65μm，孔隙率为40-65％，平均孔径为0.03-0.06μm，在105℃时的热收缩率为1-3％。本专利技术的另一个目的，在于提供一种根据所述通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法制备得到的基于UHMWPE锂电池隔膜。由于上述技术方案运用，本专利技术专利与现有技术相比具有下列优点：本专利技术提供的一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，该方法简单易行，可以实现通过调节工艺参数达到控制材料晶体结构，能制得不同需求的孔径分布的产品，还可以在一定程度上实现微观程度上的隔膜孔径大小的改变，对工艺参数的控制有一定的参考价值；通过这种方法得到的锂电池隔膜综合性能佳、性能稳定好，使用寿命长，经济价值和社会价值高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为基于实施例1中通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法得到的基于UHMWPE锂电池隔膜SEM图。具体实施方式本专利技术涉及一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、挤出铸片：将UHMWPE、(E)-4-(2-氰基-3-乙氧基-3-氧代-1-丙烯)苯硼酸频那醇酯、(1-氟乙烯基)甲基二苯基硅烷、引发剂和石蜡油混合混合均匀后，得到混合物料，然后将混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1、挤出铸片：将UHMWPE、(E)-4-(2-氰基-3-乙氧基-3-氧代-1-丙烯)苯硼酸频那醇酯、(1-氟乙烯基)甲基二苯基硅烷、引发剂和石蜡油混合混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出铸片，在挤出工艺过程中，选择以模头出料温度为210℃-240℃，大量厚片经过15℃-23℃的激冷辊后以100℃左右的状态挤出，此时宽度由于颈缩现象，宽度会略微缩小，该过程必须是有较低温度的辊进行急速冷却，且模头出料和冷却辊温度需在范围内，以降低厚片的结晶度，防止球晶形成，并且使主料中的白油和隔膜产生热致相分离；/n步骤S2、双向拉伸：将经过步骤S1制成的铸片连续送入双向拉伸机中进行拉伸成薄膜，进入拉伸机后，纵向拉伸时，在100℃-130℃的温度内进行拉伸，调整拉伸速率以及其他参数，控制拉伸后宽度为拉伸前宽度的40％-82％；横向拉伸时，在115℃-130℃的温度下拉伸，控制拉伸后宽度为拉伸前宽度的700％-1500％；其中在拉伸前期，由于拉伸导致结晶产生了微纤结构，随着拉伸强度的增加，折叠链片晶结构中晶体块的分子链被逐渐拉伸出来，最终折叠片晶结构变成了伸直链纤维晶；/n步骤S3、后处理：将经过步骤S2制成的薄膜依次经过萃取、横拉、烘干、热定型、收卷、分切工艺，得到基于UHMWPE锂电池隔膜。/n...
【技术特征摘要】
1.一种通过改变UHMWPE材料晶体结构以控制隔膜孔径分布及大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、挤出铸片：将UHMWPE、(E)-4-(2-氰基-3-乙氧基-3-氧代-1-丙烯)苯硼酸频那醇酯、(1-氟乙烯基)甲基二苯基硅烷、引发剂和石蜡油混合混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出铸片，在挤出工艺过程中，选择以模头出料温度为210℃-240℃，大量厚片经过15℃-23℃的激冷辊后以100℃左右的状态挤出，此时宽度由于颈缩现象，宽度会略微缩小，该过程必须是有较低温度的辊进行急速冷却，且模头出料和冷却辊温度需在范围内，以降低厚片的结晶度，防止球晶形成，并且使主料中的白油和隔膜产生热致相分离；
步骤S2、双向拉伸：将经过步骤S1制成的铸片连续送入双向拉伸机中进行拉伸成薄膜，进入拉伸机后，纵向拉伸时，在100℃-130℃的温度内进行拉伸，调整拉伸速率以及其他参数，控制拉伸后宽度为拉伸前宽度的40％-82％；横向拉伸时，在115℃-130℃的温度下拉伸，控制拉伸后宽度为拉伸前宽度的700％-1500％；其中在拉伸前期，由于拉伸导致结晶产生了微纤结构，随着拉伸强度的增加，折叠链片晶结构中晶体块的分子链被逐渐拉伸出来，最终折叠片晶结构变成了伸直链纤维晶；
步骤S3、后处理：将经过步骤S2制成的薄膜依次经过萃取、横拉、烘干、热定型、收卷、分切工艺，得到基于UHMWPE锂电池隔膜。
2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹人及，金骋，陈朝晖，赵蒙晰，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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