一种含氟聚合物复合涂层的聚乙烯膜及其制备方法技术

一种含氟聚合物复合涂层的聚乙烯膜的制备方法，包括制备聚乙烯薄膜；进行常规拉伸后进行二维拉伸；对薄膜进行第一层涂层涂布，再对薄膜进行第二层涂层溅射，经过涂层脱落检查和反馈处理后，成膜。这样生产的薄膜安全性高，机械性能、电学性能佳。

A kind of polyethylene film with fluoropolymer composite coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚合物复合涂层的聚乙烯膜及其制备方法
本专利技术涉及锂电池隔膜及其制备

技术介绍
隔膜是锂电池中重要的组成部分，直接决定了锂电池的使用性能和安全性。通常隔膜是一个具有多孔结构的绝缘材料。锂电池使用过程中，会不可避免地产生锂枝晶，且其会不断生长并刺破隔膜，从而引发安全事故。现有技术中使用陶瓷涂层避免锂枝晶生长及刺破隔膜，但由于陶瓷中Si元素与金属锂的反应导致电池中有效锂过度损失，从而影响锂电池的电学性能。此外，涂层对于隔膜的保护更多地是理论上实现的，在实际使用过程中涂层的掉落碎片反而会刺破薄膜直接导致安全隐患。此外，涂层掉落导致的薄膜涂层不均匀也会导致在大电流高温度的工况环境下隔膜局部负担加剧，从而极大地引起电学性能的劣化和安全的隐患。通常的涂层检测均是破坏性的，取薄膜的一部分作为样品进行检测。这种方式不适用于产线上，更无法实时对生产工艺进行反馈控制，而只能用于后续质量检查。且现有检查均是使用专用摩擦块，这与薄膜实际碰到的摩擦并不完全相同。且摩擦均是干磨，这虽然还原了薄膜涂层脱落的部分场景，但薄膜在生产、运输、存储、安装时大多是干性环境，但在实际使用时需要接触电解液，是湿性环境，其涂层脱落的情况大大不同。综上，现有技术均无法准确模拟真实情况。为此，急需一种能够准确模拟真实情况，直接应用于产线的制备工艺，其能够增加锂电池隔膜涂层牢固性、避免机械掉落和化学反应，增强锂电池隔膜的电学性能，减小安全隐患的的隔膜制备工艺。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的锂电池隔膜及其制备方法。一种含氟聚合物复合涂层的聚乙烯膜的制备方法，原料A为聚乙烯，包括以下两部分A1：分子量为6.5×106-8.5×106的聚乙烯颗粒；A2：密度为0.966-0.983g/cm3的聚乙烯颗粒；原料B为石蜡油；原料D为4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)；步骤1：将上述原料分批加热混合；将混合完成后的浆料注入挤压机中挤出成厚膜；步骤2：将厚膜依次进行纵向拉伸和横向拉伸；步骤3：将薄膜传输至二维拉伸装置中，获得薄膜上透光率异常点，并根据异常点分布确定拉伸区域，进行薄膜二维拉伸工艺；步骤4：对薄膜进行第一层涂层涂布：将4.4质量份去离子水、1质量份聚偏氟乙烯、0.15质量份聚丙烯酸钠、1.3质量份二氧化硅粉料混合，并进行球磨，得到涂层浆料；将制备的涂层浆料涂布于隔膜一侧；后进行逐级烘干，最终得到具有第一涂层的薄膜；步骤5：对薄膜进行第二层涂层溅射：将具有第一涂层的薄膜放入干燥箱中进行充分干燥；干燥完毕后，向薄膜表面以磁控溅射方法溅射铝颗粒，溅射完毕后在第一涂层表面又形成了第二涂层；步骤6：对形成两层涂层的薄膜进行以下处理工艺：（1）卷曲处理：将薄膜送入上下交叉排列的多个卷曲辊，将薄膜反复进行卷曲操作；（2）干擦处理：在卷曲处理的同时，干擦辊将干擦材料传输至卷曲处理部上卷曲辊上方，在待干擦区域传输至该辊时，干擦辊向下快速移动，使得干擦材料迅速接触薄膜的待干擦区域后脱离，实现对薄膜表面的干擦，形成干擦区；（3）湿擦处理：在卷曲处理的同时，湿擦辊将湿擦材料传输至卷曲处理部上卷曲辊上方，在待湿擦区域传输至该辊时，湿擦辊向下快速移动，使得湿擦材料迅速接触薄膜的待湿擦区域后脱离，实现对薄膜表面的湿擦，形成湿擦区；（4）加热处理：在进行卷曲处理、干擦处理和湿擦处理时，利用温控装置控制环境温度分别达到常规锂电池启动温度、正常工作温度、极限工作温度；步骤7：对涂层进行检查分析：（1）在干擦结束后，利用第一检查相机拍摄干擦材料的图像，并与标准图像进行比较，从而判断该薄膜的涂层的干擦稳定性；（2）在湿擦结束后，利用第二检查相机拍摄湿擦材料的图像，并与标准图像进行比较，从而判断该薄膜的涂层的湿擦稳定性；（3）在卷曲处理、干擦处理和湿擦处理完成后，利用结构光照射薄膜的干擦区、湿擦区、非擦区，并利用第三相机拍摄相应图像，并与预先存储的三种区域的标准图像进行比对，从而确定薄膜涂层综合稳定性；综合干擦稳定性、湿擦稳定性和综合稳定性，得到薄膜涂层脱落风险情况。其中第一涂层厚度控制在2-3μm。其中第二涂层厚度控制在0.5-0.8μm。所述逐级烘干包括45℃、50℃、60℃、65℃一种锂电池隔膜及其制备设备，其使用上述所述的方法制备。专利技术点及技术效果1、优化了聚乙烯薄膜涂层的组分结构及制备工艺，最大程度避免了锂电池隔膜在恶劣工况下破裂，且不影响其电学性能。2、设置了更加符合使用实际情况的涂层脱落模拟检查工艺，并利用检测结果反馈控制涂覆工艺，保证了薄膜成品安全性和电学性能。3、在不同温度下分别进行干接触和湿接触型薄膜脱落模拟，更加符合实际使用工况，能够获得更加准确的检测结果，从而能够精确反馈控制生产工艺，保证成品质量。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是具有复合涂层的隔膜的制作工艺流程图图2是隔膜二维拉伸工艺的俯视图图3是隔膜二维拉伸工艺的后视图图4是隔膜二维拉伸工艺的前视图图5是隔膜二维拉伸工艺示意图图6是隔膜涂层检查控制工艺示意图图7是隔膜干擦区域和湿擦区域示意图具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。隔膜制备方法原料A为聚乙烯，具体而言，可以包括以下两部分，且根据大量实验，两者的优选重量比为1:1.53。A1：分子量为6.5×106-8.5×106的聚乙烯颗粒；A2：密度为0.966-0.983g/cm3的聚乙烯颗粒；原料B为石蜡油；原料D为4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)；其中原料A和原料B的重量比为27：43，原料D与原料A的重量比为0.7：100。步骤1：将原料A1与原料D及一半重量的原料B混合，加热至70-110℃搅拌25分钟，保持搅拌速度为340r/min。步骤2：在步骤1的搅拌物中加入原料A2及另一半重量的原料B混合，加热至90-130℃搅拌5分钟，保持搅拌速度为340r/min，并最终得到浆料。步骤3：将混合完成后的浆料注入挤压机中挤出，保持挤出机温度为170-230℃，挤出速率为1100g/min。步骤4：挤出物在冷却辊上冷却固化成厚度为400-2500μm的厚膜，冷却温度为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟聚合物复合涂层的聚乙烯膜的制备方法，其特征在于：/n步骤1：将聚乙烯颗粒、石蜡油、4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)加热混合；将混合完成后的浆料注入挤压机中挤出成厚膜；/n步骤2：将厚膜依次进行纵向拉伸和横向拉伸；/n步骤3：将薄膜传输至二维拉伸装置中，获得薄膜上透光率异常点，并根据异常点分布确定拉伸区域，进行薄膜二维拉伸工艺；/n步骤4：对薄膜进行第一层涂层涂布：将4.4质量份去离子水、1质量份聚偏氟乙烯、0.15质量份聚丙烯酸钠、1.3质量份二氧化硅粉料混合，并进行球磨，得到涂层浆料；将制备的涂层浆料涂布于隔膜一侧；后进行逐级烘干，最终得到具有第一涂层的薄膜；/n步骤5：对薄膜进行第二层涂层溅射：将具有第一涂层的薄膜放入干燥箱中进行充分干燥；干燥完毕后，向薄膜表面以磁控溅射方法溅射铝颗粒，溅射完毕后在第一涂层表面又形成了第二涂层；/n步骤6：对形成两层涂层的薄膜进行以下处理工艺：/n（1）卷曲处理：将薄膜送入上下交叉排列的多个卷曲辊，将薄膜反复进行卷曲操作；/n（2）干擦处理：在卷曲处理的同时，干擦辊将干擦材料传输至卷曲处理部上卷曲辊上方，在待干擦区域传输至该辊时，干擦辊向下快速移动，使得干擦材料迅速接触薄膜的待干擦区域后脱离，实现对薄膜表面的干擦，形成干擦区；/n（3）湿擦处理：在卷曲处理的同时，湿擦辊将湿擦材料传输至卷曲处理部上卷曲辊上方，在待湿擦区域传输至该辊时，湿擦辊向下快速移动，使得湿擦材料迅速接触薄膜的待湿擦区域后脱离，实现对薄膜表面的湿擦，形成湿擦区；/n（4）加热处理：在进行卷曲处理、干擦处理和湿擦处理时，利用温控装置控制环境温度分别达到常规锂电池启动温度、正常工作温度、极限工作温度；/n步骤7：对涂层进行检查分析：/n（1）在干擦结束后，利用第一检查相机拍摄干擦材料的图像，并与标准图像进行比较，从而判断该薄膜的涂层的干擦稳定性；/n（2）在湿擦结束后，利用第二检查相机拍摄湿擦材料的图像，并与标准图像进行比较，从而判断该薄膜的涂层的湿擦稳定性；/n（3）在卷曲处理、干擦处理和湿擦处理完成后，利用结构光照射薄膜的干擦区、湿擦区、非擦区，并利用第三相机拍摄相应图像，并与预先存储的三种区域的标准图像进行比对，从而确定薄膜涂层综合稳定性；/n综合干擦稳定性、湿擦稳定性和综合稳定性，得到薄膜涂层脱落风险情况。/n...

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物复合涂层的聚乙烯膜的制备方法，其特征在于：
步骤1：将聚乙烯颗粒、石蜡油、4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)加热混合；将混合完成后的浆料注入挤压机中挤出成厚膜；
步骤2：将厚膜依次进行纵向拉伸和横向拉伸；
步骤3：将薄膜传输至二维拉伸装置中，获得薄膜上透光率异常点，并根据异常点分布确定拉伸区域，进行薄膜二维拉伸工艺；
步骤4：对薄膜进行第一层涂层涂布：将4.4质量份去离子水、1质量份聚偏氟乙烯、0.15质量份聚丙烯酸钠、1.3质量份二氧化硅粉料混合，并进行球磨，得到涂层浆料；将制备的涂层浆料涂布于隔膜一侧；后进行逐级烘干，最终得到具有第一涂层的薄膜；
步骤5：对薄膜进行第二层涂层溅射：将具有第一涂层的薄膜放入干燥箱中进行充分干燥；干燥完毕后，向薄膜表面以磁控溅射方法溅射铝颗粒，溅射完毕后在第一涂层表面又形成了第二涂层；
步骤6：对形成两层涂层的薄膜进行以下处理工艺：
（1）卷曲处理：将薄膜送入上下交叉排列的多个卷曲辊，将薄膜反复进行卷曲操作；
（2）干擦处理：在卷曲处理的同时，干擦辊将干擦材料传输至卷曲处理部上卷曲辊上方，在待干擦区域传输至该辊时，干擦辊向下快速移动，使得干擦材料迅速接触薄膜的待干擦区域后脱离，实现对薄膜表面的干擦，形成干擦区；
（3）湿擦处理：在卷曲处理的同时，湿擦辊将湿擦材料传输至卷曲处理部上卷曲辊上方，在待湿擦区...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫银凤，周宏涛，杨连新，杨武涛，朱亚凯，郝自娟，阮德谦，
申请(专利权)人：河南功能高分子膜材料创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41