一种锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池隔膜、其制备方法及锂离子电池，其中，所述锂离子电池隔膜包括多孔基膜、耐高温聚合物、聚偏氟乙烯共聚物，所述耐高温聚合物和聚偏氟乙烯共聚物注于所述多孔基膜的孔内。本发明专利技术的锂离子电池隔膜具有耐高温、高粘结性、优良的力学性能、高孔低透、高倍率放电性能等特性。高倍率放电性能等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及二次电池隔膜领域，尤其涉及一种锂离子电池隔膜、其制备方法、及采用该种锂离子电池隔膜的锂离子电池。

技术介绍

[0002]聚烯烃锂离子电池隔膜发展至今，主要技术分干法、湿法两大路线，其中干法隔膜采用聚丙烯为主要原材料，又细分干法单向拉伸、干法双向拉伸。湿法隔膜主要原材料为聚乙烯，按照拉伸方式不同又分为湿法双向同步拉伸与异步拉伸。
[0003]干法隔膜因采用熔点较高的聚丙烯为主材，因此隔膜具有较高的熔点、破膜温度，耐热性能相对较好，但因成型工艺原因，干法隔膜的横向拉伸强度不足，穿刺强度相对较低，孔径为直通孔，孔隙率一般为35～45％，材质本身不具备粘结性。
[0004]湿法隔膜因采用分子量较高的聚乙烯为主材，隔膜具有较高的双向拉伸强度及穿刺强度，孔径分布细小均匀，但较低的熔点及破膜温度使得湿法隔膜的耐热性相对较差，且材质本身不具备粘结性。
[0005]为同时兼顾耐温性、力学性能，现有技术通常在湿法聚乙烯隔膜上涂覆无机物或有机物，如陶瓷、芳纶、勃姆石、PI等。一般湿法聚乙烯隔膜的孔隙率35～50％，孔径≤75nm，在隔膜表面涂覆无机物或有机物，势必造成一定程度的孔径堵塞，不利于电池倍率放电容量的发挥，在电动工具、无人机、启动电源等功率密度要求较高的领域，其应用受限。且隔膜不具备粘结性，无法满足软包电池循环过程中因极板应力导致的电池变形、循环容量衰减、漏液等问题。
[0006]因此，亟需一种兼顾耐高温、高粘结性、优良的力学性能、高孔低透的锂离子电池隔膜以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池。本专利技术采用挤压、浸涂的方式将耐高温聚合物和聚偏氟乙烯共聚物注入多孔基膜的孔内部，实现了耐热性与粘结性的结合，获得了具有耐高温、高粘结性、优良的力学性能、高孔低透等特性的锂离子电池隔膜。
[0008]为实现以上目的，本专利技术提供一种锂离子电池隔膜，包括多孔基膜、耐高温聚合物、聚偏氟乙烯共聚物，所述耐高温聚合物和聚偏氟乙烯共聚物注于所述多孔基膜的孔内。
[0009]优选地，所述多孔基膜的厚度为9-16μm，孔隙率为55-75％，孔径为100-500nm，双向拉伸强度≥100MPa，透气值≤100s/100cc。
[0010]优选地，所述多孔基膜包括超高分子量聚乙烯。
[0011]优选地，所述超高分子量聚乙烯为黏均分子量为50-150万的聚乙烯。
[0012]优选地，所述耐高温聚合物为间位芳纶、对位芳纶、聚酰亚胺、间位对位共聚芳纶中的一种或多种。
[0013]优选地，所述聚偏氟乙烯共聚物为共聚比例为5-10％的聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物。
[0014]优选地，所述耐高温聚合物与所述聚偏氟乙烯共聚物的质量比为1.5-3:1。
[0015]本专利技术还提供了一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：制备多孔基膜；将含有耐高温聚合物和聚偏氟乙烯共聚物的浆料采用挤压、浸涂的方式注入所述多孔基膜的孔内部，并经凝固浴、水洗、干燥，即得所述锂离子电池隔膜。
[0016]优选地，所述制备多孔基膜包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯与白油以一定比例分别加入双螺杆挤出机，获得透明均一熔体；所述熔体经过滤、计量，从模头挤出，并经急速冷却，获得具有一定厚度的薄型铸片；所述薄型铸片经一次牵伸、拉伸，获得含有白油的油膜；所述油膜依次经萃取、干燥、二次横拉、二次牵伸、收卷、分切，即得所述多孔基膜。
[0017]优选地，所述超高分子量聚乙烯为黏均分子量为50-150万的聚乙烯；所述白油为25#、50#、70#白油中的一种或几种。
[0018]优选地，所述超高分子量聚乙烯占所述超高分子量聚乙烯与所述白油的质量和的质量份数为25-30％。
[0019]优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆温度为160-205℃，螺杆转速为50-70r/min。所述超高分子量聚乙烯与所述白油在高温、高剪切力的作用下熔融成为均一透明的熔体。
[0020]优选地，所述急速冷却采用激冷辊，所述激冷辊的温度为10-15℃。在急速冷却过程中，聚乙烯与白油发生热致相分离，聚乙烯结晶，白油成为液滴从聚乙烯的晶体中析出。
[0021]优选地，所述薄型铸片的厚度为1-3mm。
[0022]优选地，所述拉伸采用双向同步拉伸或异步拉伸，其中，纵向拉伸倍数为6-8倍，横向拉伸倍数为6-10倍。
[0023]优选地，所述异步拉伸为先进行纵向拉伸，再进行横向拉伸，其中，纵向拉伸的拉伸温度为80-115℃，横向拉伸的拉伸温度为125-135℃。
[0024]优选地，所述萃取采用二氯甲烷，所述干燥的温度为30-50℃。油膜经萃取后，白油被洗出，白油的位置成为孔，二氯甲烷填充白油的位置；在干燥过程中，二氯甲烷挥发，部分孔径闭合，膜收缩，宽幅变窄。
[0025]优选地，所述二次横拉的拉伸温度为110-120℃，拉伸倍数为1-2倍。二次横拉有助于将闭合的孔重新拉开，同时扩幅，并在高温作用下消除内应力，保证膜的热收缩指标。在整个产线上，纵向始终保持张紧状态，不会产生纵向回缩。
[0026]经本专利技术上述制备多孔基膜的方法制备获得的多孔基膜厚度为9-16μm，孔隙率为55-75％，孔径为100-500nm，双向拉伸强度≥100MPa，透气值≤100s/100cc。
[0027]优选地，所述浆料的制备方法包括以下步骤：将一定量的助溶剂加入到极性溶剂中，常温搅拌至全部溶解，获得均一溶液A；将一定量的所述耐高温聚合物加入到所述溶液A中，快速搅拌至澄清透明，获得均一溶液B；将一定量的所述聚偏氟乙烯共聚物加入到所述溶液B中，快速搅拌至澄清透明，即得所述浆料。
[0028]优选地，所述助溶剂为氯化锂、氯化钙、苯甲酸钠、水杨酸钠、对氨基苯甲酸中的一种或几种。
[0029]优选地，所述极性溶剂为DMAC、NMP、丙酮中的一种。
[0030]优选地，所述耐高温聚合物为间位芳纶、对位芳纶、聚酰亚胺、间位对位共聚芳纶
中的一种或多种。
[0031]优选地，所述聚偏氟乙烯共聚物为共聚比例为5-10％的聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物。
[0032]优选地，所述极性溶剂、所述耐高温聚合物、所述聚偏氟乙烯共聚物的质量比＝85-96:3-10:1-5，所述助溶剂占所述耐高温聚合物的质量份数为20-40％。
[0033]优选地，所述耐高温聚合物加入到所述溶液A中，以800-1000r/min的转速快速搅拌至澄清透明；所述聚偏氟乙烯共聚物加入到所述溶液B中，以800-1000r/min的转速快速搅拌至澄清透明。
[0034]优选地，所述凝固浴为所述极性溶剂与水的混合液，其中，所述极性溶剂的浓度为40～60％，凝固浴温度20～50℃。在凝固浴中，多孔基膜孔内部的物料进行非溶剂至相分离，固化成孔。
[0035]优选地，所述水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括多孔基膜、耐高温聚合物、聚偏氟乙烯共聚物，所述耐高温聚合物和聚偏氟乙烯共聚物注于所述多孔基膜的孔内。2.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述多孔基膜的厚度为9-16μm，孔隙率为55-75％，孔径为100-500nm，双向拉伸强度≥100MPa，透气值≤100s/100cc。3.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述多孔基膜包括超高分子量聚乙烯。4.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述耐高温聚合物为间位芳纶、对位芳纶、聚酰亚胺、间位对位共聚芳纶中的一种或多种。5.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯共聚物为共聚比例为5-10％的聚偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物。6.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述耐高温聚合物与所述聚偏氟乙烯共聚物的质量比为1.5-3:1。7.一种锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备多孔基膜；将含有耐高温聚合物和聚偏氟乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，姜玉珍，金圣国，栾宇，孔文利，
申请(专利权)人：青岛蓝科途膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：