一种微孔膜及其制备方法与电池技术

一种微孔膜及其制备方法与电池，所述微孔膜包含如下组分：聚合物、添加剂。通过向聚合物中加入添加剂，有效改善微孔膜的性能，提升电池的安全性。池的安全性。池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种微孔膜及其制备方法与电池


[0001]本专利技术涉及电池隔膜领域，具体涉及一种微孔膜及其制备方法与电池。

技术介绍

[0002]隔膜在锂电池中主要起到隔离正负极直接接触，防止短路；同时微孔结构提供锂离子传输通道，因此隔膜微孔的结构形貌直接影响电池的安全性、倍率性能和循环性能。
[0003]随着动力锂电池领域高速发展，带动锂电池快速扩张，锂电池广泛应用于消费类电子产品、储能领域等不同领域；由于应用场景不同，其对锂离子电池性能指标需求也存在较大差异，多种类的应用场景对于锂电池性能需求多样化，比如动力电池的高能量密度和高安全性需求、48V启停电池的快速放电和高安全需求、储能电池的低自放电和长循环寿命需求，而作为锂电池的关键材料的隔膜，为满足锂电池使用需求，产品性能也必须兼顾锂电池多种性能，如何简单、有效地制备具有多层次孔结构的电池隔膜，成为同步提升电池性能和安全性的关键。
[0004]现有干法单向拉伸膜，根据产品结构分为单层挤出隔膜、三层挤出隔膜及双层热贴合隔膜。单层挤出隔膜一般采用一种原料配方，制备产品性能相对单一，孔径较大(0.01～0.05μm)，同时由于隔膜加工性受原料性能影响较为明显，原料熔指不能太低(现在可量产熔指范围大于1.5g/10min)，过低熔指的原料由于熔体流动性差，隔膜暴筋严重，无法量产，所以单层隔膜受限于原料加工性限制，制备产品孔结构单一，应用领域单一。
[0005]由于材料和工艺单一，只能满足锂电池某一方面性能需求，而不能同时兼顾多种性能需求；比如应用在乘用车上的动力电池，电池能量密度高，要求自放电小，而现有干法单拉工艺只能通过降低孔隙率来降低自放电，但锂离子的透过性会受到限制，从而使电池的内阻增大，降低了电池的整体性能，同时单层隔膜本身直通孔的特性无法得到改善，自放电情况始终存在；比如应用在汽车启停的48V电池，电池快速放电，要求离子传输的速度快，现有干法隔膜通过增大孔径来扩大离子通道提高孔隙率(45～50％)，但此工艺方法存在两个问题，其一，孔径增大，增加锂离子透过性的同时，也容易受到锂离子枝晶生长刺穿隔膜的影响，从而导致短路甚至是爆炸等安全问题；其二，干法隔膜本身的曲折孔，一定程度上影响离子传输效率。再比如应用在储能领域的的锂电池要求循环寿命高，自放电低，现有干法单拉隔膜均是通过降低孔隙率，减小孔径来改善，但孔径减小一定程度上增加电池内阻，同时也造成电解液在微孔中的保有率降低，上述因素都会使电池循环性能降低。
[0006]三层共挤隔膜，如Celgard公司制备PP/PE/PP三层结构隔膜，由于PE(聚乙烯，polyet hene)熔点低，为135℃，闭孔温度低，而PP(聚丙烯，polypropylene)隔膜力学性能好，熔点较高，为165℃，将两者结合起来使得复合隔膜具有闭孔温度低，熔断温度高的优点，在较高温度下隔膜自行闭孔而不会熔化，但是此类型产品也存在如下不可避免的问题：
[0007](1)受限PP/PE材料本身对加工温度敏感区间不同，如PE拉伸工艺温度不能太高(定型温度低于140℃)，对于PP而言定型效果不好，所以PP/PE/PP整体热收缩较大，对于高能量密度的叠片电池(烘烤温度高，热收缩低)，此产品无法满足需求。
[0008](2)制备的三层结构为表层PP表层孔径小、中间孔径大的产品结构，但是表层PP材料受限于加工性和成膜性影响，材料熔指不能太低，表面小孔径不能做得更小，对于长循环寿命储能电池而言，存在着自放电大的问题。
[0009]市场上广泛推广应用的双层热贴合隔膜，其流延或吹膜挤出加工的方式与单层膜相同，不同之处在于采用双层叠加相互错层结构优势，减少了单层膜直通孔的问题，在自放电上有一定的改善效果，但是具有单层隔膜其他缺点，同时由于干法膜多层分层时，双层膜之间容易形成气泡，而气泡的存在对电池安全产生较大影响。

技术实现思路

[0010]根据第一方面，一种实施例中提供一种微孔膜，所述微孔膜包含如下组分：聚合物、添加剂。
[0011]根据第二方面，一种实施例中提供第一方面所述微孔膜的制备方法，包括：
[0012]流延挤出步骤，包括将各原料混合所得的混合物熔融塑化，然后挤出，得到挤出料；
[0013]贴辊成型步骤，包括使所述挤出料接触流延辊面，流延处理，然后牵引成膜；
[0014]退火结晶步骤，包括对所述膜进行热处理，得到热处理后的膜；
[0015]拉伸成孔步骤，包括对所述热处理之后的膜进行拉伸，得到所述微孔膜。
[0016]根据第三方面，在一实施例中，提供一种电池，所述电池包含第一方面所述微孔膜，或第二方面所述制备方法制得的微孔膜。
[0017]依据上述实施例的微孔膜及其制备方法与电池，通过向聚合物中加入添加剂，有效改善微孔膜的性能，提升电池的安全性。
附图说明
[0018]图1为实施例1制得的隔膜SEM截面图。
[0019]图2为实施例2制得的隔膜SEM截面图。
[0020]图3为实施例3制得的隔膜SEM截面图。
[0021]图4为实施例4制得的隔膜SEM截面图。
[0022]图5为实施例5制得的隔膜SEM截面图。
[0023]图6为实施例6制得的隔膜SEM截面图。
[0024]图7为实施例7制得的隔膜SEM截面图。
[0025]图8为实施例8制得的隔膜SEM截面图。
[0026]图9为实施例2中未加PPA的聚丙烯所制得的隔膜拍照图。
[0027]图10为实施例2中加有PPA的聚丙烯所制得的隔膜拍照图。
[0028]图11为实施例3中未加抗氧化剂、加有抗氧化剂的聚丙烯制得的隔膜穿刺强度测试结果图。
[0029]图12为实施例4的结晶度测试结果图。
具体实施方式
[0030]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式
中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0031]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0032]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
～7
×
105；所述组合物(D)中，所述聚合物的等规度≥95％，优选地，等规度≥99％；所述微孔膜的厚度为10～100μm，优选为16μm；所述微孔膜具有三层结构，依次包括第一外层、内层、第二外层，所述第一外层、内层、第二外层的厚度比为(1～5)：(1～9)：(1～5)，优选为1:1:1。5.如权利要求2、3或4所述的微孔膜，其特征在于，所述改性剂包括碳酸钙；所述改性剂的D50为1000～8000目，优选为2000～6000目，更优选为3000目；所述表面活性剂包括含氟聚合物加工助剂；所述含氟聚合物加工助剂为四氟乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯中两种或三种的共聚物；所述抗氧化剂包括抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂168、抗氧化剂626、抗氧化剂3114、抗氧化剂245、抗氧化剂1330中的至少一种；所述成核剂包括有机磷酸盐、滑石粉、苯甲酸钠、山梨糖醇中的至少一种；所述有机磷酸盐包括2,2
’‑
亚甲基
‑
二(4,6
‑
二叔丁基苯酚)磷酸钠、2,2
’‑
亚甲基
‑
二(4,6
‑
二叔丁基苯酚)磷酸氢钙、亚甲基双(2,4
‑
二叔丁基苯氧基)磷酸铝、亚甲基双(2,4
‑
二叔丁基苯基)磷酸铝中的至少一种。6.如权利要求1所述的微孔膜，其特征在于，所述聚合物包含热塑性聚合物；所述聚合物包含半结晶聚合物；所述聚合物的结晶度为20％～80％，优选为36％～42％；所述聚合物包含聚烯烃、氟碳化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛、聚硫化物、聚乙烯醇中的至少一种或其共聚物；所述聚烯烃包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯中的至少一种或其共聚物；所述氟碳化合物包括聚四氟乙烯、聚三氟氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈官茂，姚坤，刘建金，
申请(专利权)人：深圳中兴新材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：