一种高性能的锂离子电池复合隔离膜制造技术

本发明专利技术公开一种机械性能优良循环性能好的锂离子电池复合隔离膜及其制备方法，其特征在于，该锂离子电池复合隔离膜是由重均分子量不低于400万的超高分子量聚乙烯和重均分子量在30～120万的氟树脂组成的，该复合隔离膜中所述的氟树脂颗粒以微纳米微粒分布在复合隔离膜的表面及隔离膜孔内，此结构特点一方面使得该复合隔离膜具有优良的机械性能，另一方面能改善隔离膜与电解液的亲和性和提高隔离膜的保液量，同时增加了隔膜与电极间的粘结力，进而提高锂离子电池的循环性能。本发明专利技术的复合隔离膜具有机械性能优良、保液性好的特点，能显著提升锂离子电池的安全性和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能的锂离子电池复合隔离膜
本专利技术涉及一种锂离子电池隔离膜的生产技术，具体的是一种机械性能优良循环性能好的动力锂离子电池隔离膜。
技术介绍
隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，其作用是隔离正负极以防止短路，同时能使锂离子在其间传导，其性能决定着锂电池的内阻、界面结构，影响着电池的容量和循环性能，并与锂电池的安全性息息相关。目前市面上使用的锂电池隔膜材料主要是聚烯烃，按照生产工艺可分为干法隔膜(熔融拉伸)和湿法隔膜(热致相分离)，其中聚丙烯锂电池隔离膜以干法工艺生产，而聚乙烯电池隔离膜则是湿法工艺制备的。聚烯烃隔膜有很多优点，但也存在机械性能差、保液能力差以及离子电导率偏低等缺点。聚烯烃隔膜的上述缺点使得锂电池在使用过程中存在安全隐患，比如，在锂离子电池循环使用过程中，正负电极的体积膨胀会给隔膜一定挤压力，从而导致隔膜失效引发安全隐患。在锂离子电池充放电过程中，产生的锂枝晶可能刺破隔膜，也会导致电池内部局部短路，使得电流集中于隔膜被刺破部位而发生过热起火或爆炸。而外部的撞击可能会使锂离子电池变形过大导致隔膜变形甚至断裂，进而导致正负极直接接触而短路，造成大火或爆炸。普通的聚烯烃隔离膜因为保液性差的缺点，一方面锂离子电池中多余的易燃电解液可能会发生泄漏，另一方面锂离子电池的使用过程总伴随着电解液的损耗，电解液不足使得锂离子电池内阻增大，循环性能下降。针对以上问题，目前大多数的解决方案是通过在聚烯烃隔离膜上涂覆氟树脂来提高隔膜的保液性以及与电池极片的粘结性来提高循环寿命，此技术的不足之处在需要对隔膜进行二次加工，涂层也容易受到其他外部因素如粘结剂粘结不牢、水分含量等的影响发生掉粉现象；而隔膜力学性能不足的问题较少被提及。为了解决现有技术中隔膜力学性能不足和循环性能差等问题，本专利技术提供一种通过一次加工成型的高性能锂电池复合隔膜的制备方法。该复合隔离膜具有较好的机械性能的同时，还具有优良的保液性，能降低液体电解质泄漏的风险，与极片之间良好的粘结性，提高锂离子电池的循环寿命和安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机械性能优良循环性好的锂离子电池复合隔离膜。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，复合隔离膜是由超高分子量聚乙烯和氟树脂组成的。复合隔离膜厚度在4～40μm。复合隔离膜孔隙率介于40～70％。氟树脂和超高分子量聚乙烯在不同的稀释剂中分散溶解，氟树脂及其稀释剂组成混合物1，超高分子量聚乙烯及其稀释剂组成混合物II，所述混合物I与所述的混合物II以熔融共混的方式形成混合物III，经双螺杆挤出机高温挤出，再经过双拉，萃取稀释剂后得到复合隔离膜。超高分子量聚乙烯是重均分子量不低于400万的线性聚乙烯、支化聚乙烯、密度介于0.941～0.96克/立方厘米之间的高密度聚乙烯、密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、交联聚乙烯中的一种或多种。氟树脂是偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，以摩尔数计算，六氟丙烯结构单元介于1％～10％；优选为2～3％，或者4～5％，或者6～8％。氟树脂的重均分子量在30万～120万。优选为50万～60万，或者80万～90万；该复合隔离膜中氟树脂的质量为超高分子量聚乙烯质量分数的1～20％。所述的混合物I中，氟树脂所用的稀释剂为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、三乙酸甘油酯(GTA)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二丁酯(DBS)、苯甲酸苄酯(BB)中一种或多种。所述的混合物II中，超高分子量聚乙烯所用的稀释剂为白油。所述的稀释剂与氟树脂的质量比介于2：1～20：1。所述的稀释剂与超高分子量聚乙烯的质量比介于3：1～10：1。一种高性能的锂离子复合隔离膜，其制备方法包括如下步骤：1)将氟树脂及其稀释剂在50～90℃下搅拌4～12小时，形成均匀的混合物I；作为一种优选方案，所述的氟树脂及其稀释剂的搅拌温度为70℃，搅拌时间12小时；2)将超高分子量聚乙烯粉末与白油常温下混合均匀，形成混合物II；3)将步骤1)中的混合物1加入到步骤2)中的混合物II中，搅拌均匀后经双螺杆挤出机热剪切形成均匀的混合物III；作为一种优选方案，挤出温度为230～260℃，螺杆转速为100～300rpm；4)由双螺杆挤出机挤出的混合物III通过衣架式模口形成片材，并在冷却辊上形成400～4000μm厚度的片材。作为一种优选，油膜厚度为500μm～2000μm。5)将步骤4)所得的油膜片材经过双向拉伸，由厚油膜形成薄膜。作为一种优选，拉伸比为6×6～10×10，拉伸温度为105～120℃；6)经步骤4)所得的薄膜依次放入盛有不同萃取剂的A、B槽中进行萃取；7)萃取干燥后的膜进行二次横向拉伸，作为一种优选，二次横向拉伸比为1.1～1.2，二次横向拉伸温度为105～125℃。8)最后采用空气加热或辊加热的方式对隔膜进行热处理即可得到本专利技术的复合隔离膜，作为一种优选，热处理温度为110～150℃，热处理时间为0.5～3min。作为一种优选方案，步骤1)所述的稀释剂为DOP或DBP，稀释剂与氟树脂的质量比介于4:1～20:1。作为一种优选方案，步骤2)所述的稀释剂白油与聚乙烯的质量比介于3:1～8:1。作为一种优选，复合隔离膜中氟树脂的含量为超高分子量聚乙烯质量分数的3％～10％。作为一种优选方案，热定型后形成的薄膜厚度介于6μm～30μm。本专利技术提供一种电池隔离膜及其制备方法，具有以下有益效果：隔离膜力学性能显著提升，可以防止锂枝晶穿透隔离膜造成短路；位于隔离膜表面和膜孔内的氟树脂微粒增加了隔离膜与电解液的接触面积，能改善隔膜与电解液的亲和性以及隔膜的保液能力，增加电池极片与隔离膜的粘结性，减少内阻，提高锂电池的循环性能。该复合隔离膜能显著提升锂离子电池的安全性和循环性能。附图说明图1为本申请提供的高性能的锂离子电池复合隔离膜的制备方法。图2为本申请提供的高性能的锂离子电池复合隔离膜的结构示意图。元件标号说明:S1～S8步骤1)～步骤8)1复合隔离膜2复合隔离膜上的孔隙3复合隔离膜中的氟树脂颗粒具体实施方式以下通过具体实施例来讲述本专利技术的特征和技术手段，提供实施例及对比例，以更好地说明本专利技术的技术效果。实施例1将2份重均分子量为100万的氟树脂颗粒与8份DBP在70℃下搅拌12小时形成均匀混合物I；将20份重均分子量为540万的聚乙烯与70份白油混合均匀形成混合物II；将混合物I和混合物II混合搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中，挤出温度为250℃，冷却辊温度20℃，得到厚度为1000μm的油膜，将得到的油膜沿纵向和横向各拉伸8倍，拉伸温度为115℃，拉伸后的膜放入装有二氯甲烷的萃取槽A中，停本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，复合隔离膜是由超高分子量聚乙烯和氟树脂组成；/n复合隔离膜厚度在4～40μm；/n复合隔离膜孔隙率介于40～70％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，复合隔离膜是由超高分子量聚乙烯和氟树脂组成；
复合隔离膜厚度在4～40μm；
复合隔离膜孔隙率介于40～70％。


2.如权利要求1所述的一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，氟树脂是偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，以摩尔数计算，六氟丙烯结构单元介于1％～10％。


3.如权利要求1所述的一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，氟树脂的重均分子量在30万～120万。


4.如权利要求2所述的一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，超高分子量聚乙烯是重均分子量不低于400万的线性聚乙烯、支化聚乙烯、密度介于0.941～0.96克/立方厘米之间的高密度聚乙烯、密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、交联聚乙烯中的一种或多种。


5.如权利要求1所述的一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，氟树脂和超高分子量聚乙烯在不同的稀释剂中分散溶解，氟树脂及其稀释剂组成混合物1，超高分子量聚乙烯及其稀释剂组成混合物II，所述混合物I与所述的混合物II以熔融共混的方式形成混合物III，经双螺杆挤出机高温挤出，再经过双拉，萃取稀释剂后得到复合隔离膜。


6.如权利要求2所述的一种高性能的锂电池复合隔离膜，其特征在于，该复合隔离膜中氟树脂的质量为超高分子量聚乙烯质量分数的1～20％。


7.如权利要求2所述的一种高性能的锂电池复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，鲁秀玲，苏晓明，付以诗，杨小锋，金颖，龚士茗，何王涛，
申请(专利权)人：珠海恩捷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44