一种高孔率电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高孔率电池隔膜及其制备方法，该高孔率电池隔膜由包括聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂的原料经共混制得，本发明专利技术通过以特定参数进行混练，并加入熔体稳压工序，在不提高二氧化硅含量的前提下，使制得的电池隔膜具有孔隙率高、电阻小等优点，同时其仍具有较高的抗氧化性和机械强度。机械强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高孔率电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池的
，具体涉及一种高孔率电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]电池隔膜在电池中的主要作用是防止正、负极短路，但又不能使电池内阻明显增加，这就要求隔膜是多孔质的，允许电解液自由扩散和离子迁移，并具有比较小的电阻。同时，还要求机械强度好，耐酸腐蚀，耐氧化，以及不析出对极板有害的物质。
[0003]为了降低隔膜电阻，目前行业内主流看法是通过减小隔膜基底的厚度以及修改原料比例来降低电阻，但这种方法会造成隔膜的机械加工性能下降且同时造成隔膜的抗氧化性能降低，降低电阻和提高隔膜机械加工性能以及抗氧化性能是一组矛盾体。例如：中国专利CN106025154B“用于怠速启停车辆的改进的隔膜、电池、系统及方法”中说明书第025
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026段提到通过“降低背幅片(BW)厚度”、“提高二氧化硅与聚合物之比”等方法来降低电阻，但也提到这些方法都会带来一些新的问题。
[0004]专利CN106025154B中“[0025]段降低背幅片(BW)厚度：由于BW厚度是隔膜ER的主要贡献者，因此可以将其从150至250微米范围的典型值开始减少。然而当这样做时，材料可能会变得对于在典型包封机上进行的加工具有非常大的挑战性。”[0005]专利CN106025154B中“[0026]段提高二氧化硅与聚合物之比
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在隔膜中减少内阻的第二种方法是相对于聚合物的含量增加二氧化硅的加载量。这种改变带来的一个可能显著的问题是，隔膜的抗氧化性可能会在一定程度上受损。”[0006]针对现有技术中存在的问题，对电池隔膜的改进存在如下需求：在不降低隔膜基材厚度以便保持较高的后续包封成品率的前提下降低电阻、在不降低隔膜抗氧化性能以及机械强度的前提下降低电阻。

技术实现思路

[0007]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用包括聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂的原料，并设置特定参数进行混练、加入熔体稳压工序，可在不降低隔膜厚度和提高二氧化硅与聚合物含量的前提下大幅降低隔膜的电阻，同时使隔膜仍保持较高的机械强度和抗氧化性能。
[0008]本专利技术第一方面在于提供一种高孔率电池隔膜，该高孔率电池隔膜由包括聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂的原料制得。
[0009]本专利技术的第二方面在于提供一种本专利技术第一方面所述高孔率电池隔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]步骤1、混合聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂；
[0011]步骤2、将得到的混合物置于双螺杆挤出机中进行共混；
[0012]步骤3、将步骤2压延成型得到的片材进行后处理，得到高孔率电池隔膜。
[0013]本专利技术第三方面在于提供一种根据本专利技术第一方面所述的高孔率电池隔膜或由
本专利技术第二方面所述制备方法制得的高孔率电池隔膜的用途，其可用于SLI电池、ISS电池、卡车电池、EFB启停电池、驻车空调电池、摩托车电池、叉车电池、电站储能用电池、高尔夫球车电池、混合动力电动汽车电池、电动车辆电池、液流储能电池、胶体储能电池或5G基站储能电池中。
[0014]本专利技术提供的高孔率电池隔膜及其制备方法具有以下优势：
[0015](1)本专利技术所述的高孔率电池隔膜可在不降低基材厚度、提高二氧化硅与聚合物比例的前提下，降低电池隔膜的电阻，同时提高隔膜的孔隙率；
[0016](2)本专利技术所述的高孔率电池隔膜具有较高的机械强度和抗氧化性能。
附图说明
[0017]图1示出本专利技术一种实施方式的设备流程和布局示意图；
[0018]图2示出本专利技术所述同向平行双螺杆挤出机的结构示意图。
[0019]附图标号说明
[0020]1‑
高低混合机组；
[0021]2‑
物料输送装置；
[0022]3‑
失重式喂料器；
[0023]4‑
同向平行双螺杆挤出机；
[0024]5‑
稳压系统；
[0025]6‑
片材模头；
[0026]7‑
成型机；
[0027]11
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高速混合机；
[0028]12
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低速混合机；
[0029]41
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机桶；
[0030]42
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排气口；
[0031]43
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挤出机喂料口；
[0032]44
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液体微孔填充剂注入口。
具体实施方式
[0033]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0034]本专利技术第一方面在于提供一种高孔率电池隔膜，该高孔率电池隔膜由包括聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂的原料制得。
[0035]所述聚合物选自聚丙烯、聚氯乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的一种或几种，优选为超高分子量聚乙烯，更优选粘均分子量范围为500万～900万的超高分子量聚乙烯。
[0036]超高分子量聚乙烯具有较长的分子链，可以提供足够强的骨架支撑和优异的抗氧化性能，特别是相对分子质量为500万～900万的超高相对分子质量聚乙烯应用于电池隔膜中具有更优的骨架支撑作用和抗氧化性能。
[0037]本专利技术所述二氧化硅为高吸油值的气相二氧化硅，以便在不提高二氧化硅和聚合
物质量比的前提下提高电池隔膜的孔隙率。优选吸油值为2.00～2.85ml/g的气相二氧化硅，更优选吸油值为2.2～2.6ml/g的气相二氧化硅。若二氧化硅的添加量太高，则会导致隔膜的机械强度和后续加工性能下降，还会降低电池隔膜的抗氧化性能。
[0038]表面活性剂选自烷基磺酸钠、烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠和丁二酸二己酯磺酸钠中的一种或几种，优选选自烷基磺酸钠、烷基硫酸钠和丁二酸二己酯磺酸钠中的一种或几种，更优选选自烷基磺酸钠和丁二酸二己酯磺酸钠中的一种或两种。
[0039]所述微孔填充剂选自工艺添加油、加氢处理环烷基馏分(其CAS编码为：64742
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52
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5)、白油、石蜡油和透平油中的一种或几种，优选选自加氢处理环烷基馏分、石蜡油和透平油中的一种或几种，更优选选自加氢处理环烷基馏分和透平油中的一种两种。
[0040]抗氧化剂选自有机磷酸盐、酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的一种或几种，优选选自酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的一种或几种，更优选选自酯类抗氧剂或酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的混合物。
[0041]本专利技术中添加的抗氧化剂可降低聚合物在挤出混练过程中的降解，其可通过抑制自由基而有效降低聚合物的热氧降解，聚合物的分子链保留度越高，就可以为隔膜提供足够强度的骨架支撑和优异的耐酸氧化能力，从而保证制得电池隔膜的性能优良本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高孔率电池隔膜，其特征在于，该高孔率电池隔膜由包括聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂的原料制得；所述二氧化硅为高吸油值的气相二氧化硅，优选吸油值为2.00～2.85ml/g的气相二氧化硅。2.根据权利要求1所述的高孔率电池隔膜，其特征在于，所述聚合物选自聚丙烯、聚氯乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的一种或几种；优选为超高分子量聚乙烯，更优选为分子量为500万～900万的超高分子量聚乙烯。3.根据权利要求1所述的高孔率电池隔膜，其特征在于，基于1重量份的聚合物，原料组成为：4.根据权利要求1所述的高孔率电池隔膜，其特征在于，所述原料还包括萃取剂，萃取剂选自正己烷、三氯乙烯、汽油、乙酸乙酯和石油醚中的一种或几种。5.根据权利要求1至4之一所述的高孔率电池隔膜，其特征在于，隔膜基材厚度为0.15～0.3mm，孔隙率为60％～65％，电阻为0.00041～0.00045Ω
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dm2，抗穿刺强度为9～10N。6.一种高孔率电池隔膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：步骤1、混合聚合物、二氧化硅、表面活性剂、微孔填充剂和抗氧化剂；步骤2、将得到的混合物置于双螺杆挤出机中进行共混；步骤3、将步骤2压延成型得到的片材进行后处理，得到高孔率电池隔膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，本发明采用包括同向平行双螺杆挤出机的成型装置进行电池隔膜的制备；所述成型装置包括高低混合机组(1)、物料输送装置(2)、失重式喂料器(3)、同向平行双螺杆挤出机(4)、稳压系统(5)、片材模头...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶器，
申请(专利权)人：南京雷文斯顿企业管理咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：