一种锂离子电池隔膜的生产方法技术

一种新型锂离子电池隔膜及其生产方法，它包含有聚烯烃树脂，其特征在于：在聚烯烃树脂内加入有结晶成核剂酰胺类化合物。其生产方法是（１）在电脑全程控制下经上料系统将含有０．００１－３％的结晶成核剂的聚烯烃树脂加入挤出机，在１３０－２８０℃温度范围熔融挤出，然后经过冷却辊在４０－１１０℃的温度范围内辊压成原始平膜，（２）将原始平膜在４０－１２０℃温度下送入纵横双向拉伸机拉伸成型，最后在１００－１５０℃温度下进行热定型。由于选用结晶成核剂酰胺类化合物结晶转化率高且价格低，来源丰富，用其与聚烯烃树脂制成的电池隔膜孔隙率高，孔型匀称，纵横向强度均好，其备制工艺简单，成本低，可广泛用于锂原电池和二次电池，将其亲水处理后亦可用于其它各类电池。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
电池隔膜是电池生产中不可缺少的材料，它往往采用绝缘性能好而且气体透过性好的微孔隔膜制成。制成隔膜的材料一般选用聚烯烃，因其具有较高的绝缘性、较宽的温度使用范围、极强的憎水性，是生产锂电池的理想隔膜材料。但聚烯烃微孔膜的制备比较困难，拉伸法是经济实用的方法，由于生产过程不涉及溶剂且易于工业化，并且得到的微孔膜力学性能优异，所以倍受人们青睐。目前用拉伸法制备聚烯烃类微孔膜的方法有两种一种是用在聚丙烯中加入或不加入添加剂的办法先生成结晶，然后拉伸，也可在聚烯烃中混入其它高分子或无机物添加剂，再拉伸得到具有微孔的聚丙烯膜(如中国专利公开号为CN1034375A和CH1017682B)。这种微孔膜孔隙率较低，孔径均匀性差，气体透过性不好，往往难于在电池中实际使用。且所选的结晶成核剂成本很高，来源受限，成核效果较难控制。另外一种方法是采用硬弹性膜拉伸的方法生产聚丙烯微孔电池隔膜，将通常结晶型聚丙烯较低温度熔融挤出，快速冷却，高速牵引以获得高的熔融应力，再退火形成弹性膜。然后在较低温度下纵向拉伸，热定型得到。这样的微孔膜可有较高的孔隙率与气体透过性，可做锂离子电池及其它电池隔膜使用。但该隔膜的缺点是横向强度极低，孔型狭长，且制备工艺复杂，因而限制了它的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单，孔隙率高，孔径匀称，纵横强度均好，且通透性良好，成本低的新型锂离子电池隔膜及其生产方法。本专利技术的新型锂离子电池隔膜，主要原料为聚烯烃树脂，其特征在于在上述原料内加入有0.001～3％的结晶成核剂，所述结晶成核剂为酰胺类化合物，其化学式为R-(c＝o)-R’-(c＝0)-R。这种新型锂离子电池隔膜的生产方法是(1)在电脑全程控制下经上料系统将含有0.001～3％结晶成核剂的聚烯烃树脂加入挤出机，在130-280℃温度范围熔融挤出，然后经冷却辊在40-110℃的温度范围内辊压成原始平膜，(2)将原始平膜在40-120℃温度下依次送入全自动纵横向拉伸机拉伸成型，成型厚度为8-100微米，最后在100-150℃温度下进行热定型0.5-10分钟。由于选用的结晶成核剂酰胺类化合物结晶转化率高达93％以上，且价格低廉，来源丰富，用其与聚烯烃树脂制成的锂离子电池隔膜孔隙率高，还具有高的空气渗透性，因此具有良好的离子通透性，其流量平均孔径50-800微米，孔型匀称，纵向和横向强度均较高，孔径分布指数≤2。从上述可知，本专利技术的隔膜具有孔隙率高和高离子通透性，其备制方法简单，降低了生产成本。具体实施例方式本专利技术有以下的实施例，在电脑全程控制下，经上料系统将占总量0.001～3％的结晶成核剂酰胺类化合物(化学结构式为R-(c＝o)-R’-(c＝0)-R)均匀加入聚烯烃树脂内用挤出机熔融挤出，然后冷却辊成高结晶含量的原始平膜，将该平膜依次放入全自动纵横双向拉伸机进行连续拉伸，然后热定型成锂离子电池隔膜。上述过程中的聚烯烃熔融指数应在0.5-10之内。熔融挤出的温度选为130-280℃之间，原始平膜在冷却辊内的辊压温度为40-110℃。通常结晶型K值含量在0.5以上，最佳在0.8以上。通常结晶成核剂与结晶型K值的关系用下表显示 当其它条件一定时，原始平膜的结晶型K值含量越高越利于微孔的形成，而降低冷却速度可以提高结晶型含量。为此，可以调整挤出速度和牵引速度以及冷却辊速度，使原始平膜有足够的冷却时间，通常在30分钟以内。从冷却辊出来的结晶含量较高的原始平膜直接进入纵拉机和横拉机，拉伸速度以拉伸温度的高低进行调整。一般两个互相垂直方向上的拉伸速度可以相同，也可以略有不同。拉伸速度对微孔的影响较小，但对于拉伸成膜性却有很大影响。本专利技术采用的单向拉伸速度为0.1-10米/分。在较低的温度下可采用较小拉伸速率，反之亦然。拉伸倍数对微孔的形成有很大的影响，拉伸倍数过低时，微孔得不到充分发展，拉伸倍数过大时，垂直于拉伸方向发生收缩而使微孔重新弥合。一般两个相互方向上的拉伸倍数设定为相同值，这样可以保证孔型的匀称。本专利技术选用的单向拉伸倍数范围为1.5-5.5。由于拉伸温度过高时，微孔难于形成，温度过低时，可拉伸性较差。所以本专利技术采用最佳拉伸温度为40-120℃。为了提高膜的稳定性和膜面平整性，本专利技术对拉伸后的膜采用了紧张热定型的工艺，建议热定型温度为100-150℃，时间0.5-10分钟。由于采用电脑控制全自动纵横双向拉伸机，本专利技术的俚离子电池隔膜的幅度可达一米或更宽，生产速度0.1-50米/分，膜的厚度范围8-100微米，厚度公差2-8％以内。本专利技术的锂子电池隔膜可广泛用于锂原电池和二次电池，由于膜本身是非亲水性的，将其进行亲水处理后，亦可用于其它各类电池。权利要求1.一种新型锂离子电池隔膜，其主要原料为聚烯烃树脂，其特征在于在聚烯烃树脂内加入有0.001-3％的结晶成核剂酰胺类化合物。2.一种新型锂离子电池隔膜的生产方法(1)在电脑全程控制下经上料系统将含有0.001-3％的结晶成核剂的聚烯烃树脂加入挤出机，在130-280℃温度范围熔融挤出，然后经过冷却辊在40-110℃的温度范围内辊压成原始平膜，(2)将原始平膜在40-120℃温度下送入全自动纵横双向拉伸机拉伸成型，成型厚度为8-100微米，最后在100-150℃温度下进行热定型0.5-10分钟。全文摘要，它包含有聚烯烃树脂，其特征在于在聚烯烃树脂内加入有结晶成核剂酰胺类化合物。其生产方法是(1)在电脑全程控制下经上料系统将含有0.001－3％的结晶成核剂的聚烯烃树脂加入挤出机，在130－280℃温度范围熔融挤出，然后经过冷却辊在40－110℃的温度范围内辊压成原始平膜，(2)将原始平膜在40－120℃温度下送入纵横双向拉伸机拉伸成型，最后在100－150℃温度下进行热定型。由于选用结晶成核剂酰胺类化合物结晶转化率高且价格低，来源丰富，用其与聚烯烃树脂制成的电池隔膜孔隙率高，孔型匀称，纵横向强度均好，其备制工艺简单，成本低，可广泛用于锂原电池和二次电池，将其亲水处理后亦可用于其它各类电池。文档编号C08J5/22GK1514501SQ03126299公开日2004年7月21日 申请日期2003年8月8日 优先权日2003年8月8日专利技术者徐亮, 王向东, 杨书廷, 亮 徐 申请人:新乡无氧铜材总厂, 新乡市格瑞恩新能源材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型锂离子电池隔膜，其主要原料为聚烯烃树脂，其特征在于：在聚烯烃树脂内加入有０．００１－３％的结晶成核剂酰胺类化合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，王向东，杨书廷，
申请(专利权)人：新乡无氧铜材总厂，新乡市格瑞恩新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]