一种芳纶涂覆隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种湿法制备芳纶涂覆隔膜的方法，以及由该法制备得到的芳纶涂覆隔膜。该方法包括：将聚烯烃组合物熔融挤出、过滤、挤出塑化、铸片冷却；然后进行双向拉伸，切边后，得到厚膜；将芳纶浆料涂覆在所述厚膜上；将涂覆后的厚膜进行萃取、干燥、横向拉伸。本发明专利技术提供的方法能够提高涂覆膜的生产效率，降低设备投入。降低设备投入。降低设备投入。

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶涂覆隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，更具体地，涉及一种湿法制备芳纶涂覆隔膜的方法，以及由该法制备得到的芳纶涂覆隔膜。

技术介绍

[0002]随着新能源市场的发展，动力汽车越来越关注安全性和续航里程等指标，从安全性来看，隔膜需要较高的穿刺强度、低闭孔温度和高破膜温度，而续航里程需要提高动力电池的能量密度，这就要求隔膜更薄、涂层更轻。
[0003]当前，市场上的现有隔膜虽能满足锂离子电池需要的常规性能，但在较高温度环境下，基膜容易发生大面积的热收缩，陶瓷涂覆膜虽然有较高的热稳定性，但是一旦被刺穿，破洞会迅速扩大导致正负极接触短路，出现安全事故。另外，目前国内动力锂电池能量密度还较低，制约新能源汽车续航里程。
[0004]芳纶因为具有优良的耐高温性能、力学性能、阻燃性能、耐化学腐蚀性以及质轻等优势而获得隔膜行业人士的广泛关注，利用芳纶作为涂覆材料得到的锂离子电池隔膜有较好的热稳定性和较低的面密度，可以有效解决动力电池的安全性及能量密度问题。
[0005]现有的芳纶涂覆隔膜需要先制备出微孔基膜，然后于微孔基膜上涂覆芳纶浆料形成涂覆层。该工艺主要包括：先将聚烯烃粉料与添加剂等上料、熔融挤出，铸片、拉伸、萃取、拉伸、收卷、分切，形成微孔基膜；在涂覆芳纶浆料前，需要将微孔基膜放卷、预处理，然后进行涂覆，萃取水洗、干燥、热定型等。该制备工艺存在步骤繁琐，导致设备的投入过高，涂覆隔膜的生产效率也过低。针对这些问题，亟需开发新的芳纶涂覆隔膜制备工艺。

技术实现思路
<br/>[0006]本专利技术的目的在于提供一种湿法制备芳纶涂覆隔膜的方法，以及由该方法制备得到的芳纶涂覆隔膜。本专利技术提供的方法能够提高涂覆膜的生产效率，降低设备投入。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种湿法制备芳纶涂覆隔膜的方法，包括：
[0008](1)将聚烯烃组合物熔融挤出、过滤、挤出塑化，得到片状基材；其中，所述聚烯烃组合物包含聚烯烃树脂、成孔剂和抗氧剂；
[0009](2)将所述片状基材铸片冷却；
[0010](3)将冷却后的基材进行双向拉伸，切边后，得到厚膜；
[0011](4)将芳纶浆料涂覆在所述厚膜上；
[0012](5)将涂覆后的厚膜进行萃取、干燥；
[0013](6)将干燥后的厚膜进行横向拉伸。
[0014]第二方面，本专利技术提供由本专利技术第一方面所述的方法制备得到的芳纶涂覆隔膜。
[0015]与现有的制备工艺相比，本专利技术提供的方法具有以下优点：
[0016]1)有效提升涂覆产能：直接在基膜的生产工序上引入涂覆工艺，一次成型；现有的工艺是采用两步法，即分别制备微孔基膜，再用涂覆机在微孔基膜上涂覆。与两步法相比，
本专利技术的方法可实现在较宽基膜上进行涂覆，是常规涂覆机有效宽度的多倍以上；
[0017]2)降低投资设备的成本：本专利技术的方法将基膜制备和芳纶涂覆工艺有效结合，可以减少诸如基膜萃取、基膜放卷等相关工序，明显降低相关设备的成本投入。
[0018]另外，本专利技术方法所制备的芳纶涂覆膜相比于现有两步法制备的芳纶涂覆膜具有更高的拉伸强度。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0020]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述。
[0021]图1为本专利技术一种实施方式涂覆装置的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术一种实施方式的湿法制备芳纶涂覆隔膜的工艺流程图。
[0023]图3为现有的一种生产基膜的工艺流程图。
[0024]图4为现有的一种在基膜上涂覆浆料制备芳纶涂覆隔膜的工艺流程图。
[0025]附图标记说明
[0026]1：厚膜；2：第一传动导辊；3：第二传动导辊；4：第三传动导辊；5：除油压辊；6：背辊；7：窄缝式模头；8：进料管道。
具体实施方式
[0027]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0028]第一方面，本专利技术提供一种湿法制备芳纶涂覆隔膜的方法，包括：
[0029](1)将聚烯烃组合物熔融挤出、过滤、挤出塑化，得到片状基材；其中，所述聚烯烃组合物包含聚烯烃树脂、成孔剂和抗氧剂；
[0030](2)将所述片状基材铸片冷却；
[0031](3)将冷却后的基材进行双向拉伸，切边后，得到厚膜；
[0032](4)将芳纶浆料涂覆在所述厚膜上；
[0033](5)将涂覆后的厚膜进行萃取、干燥；
[0034](6)将干燥后的厚膜进行横向拉伸。
[0035]本专利技术中，所述聚烯烃组合物包含聚烯烃树脂、成孔剂和抗氧剂。
[0036]所述聚烯烃树脂可以选自聚乙烯、聚丙烯。优选地，所述聚烯烃树脂为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
[0037]所述成孔剂可以选自在熔点以上能够与聚烯烃树脂形成均相混合物的液态或固态烃类等，例如可以为白油、石蜡油等。优选地，所述成孔剂为石蜡油。石蜡油的粘度可以为30
‑
70mm2/s。
[0038]所述抗氧剂可以提高聚烯烃树脂的热稳定性。所述抗氧剂可以选自四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2，4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)，优选为抗氧剂1010。
[0039]在一种实施方式中，所述聚烯烃树脂与成孔剂的质量比为1∶(2
‑
5)，且基于所述聚烯烃树脂与成孔剂的总重量，所述抗氧剂的含量为0.1
‑
0.5重量％。
[0040]本专利技术提供的方法属于一种湿法生产芳纶涂覆隔膜的工艺，除非另有说明(如除油装置)，可在现有的湿法拉伸生产线上实施本专利技术，生产线通常包括：投料配料单元、挤出混合单元、铸片冷却单元、双向拉伸单元、收卷单元、分切单元，具体设置为本领域所熟知。湿法隔膜生产线的配套设备可购自法国伊索普、日本东芝、日本制钢所、德国布鲁克纳、中国中科华联。
[0041]按照一种实施方式，所述投料配料单元包括计量系统、设有多个加油口的双螺杆挤出机、齿轮泵、过滤装置和模具。步骤(1)包括：将聚烯烃树脂(粉料)与抗氧剂加入双螺杆挤出机中，将成孔剂从双螺杆挤出机上设定的加油口加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至齿轮泵，挤出至过滤装置；再挤出至模具，形成片状基材。通过所述熔融挤出可将聚烯烃组合物中的各组分进行充分混合，能提高后续挤出工序的稳定性。优选地，所述熔融挤出的条件包括：温度为160
‑
200℃，转速为40
‑
70rpm。齿轮泵可减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间，齿轮泵的转速可以为70
‑
100rpm。所述过滤装置能够去除熔体中的杂质，提高熔体的均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿法制备芳纶涂覆隔膜的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将聚烯烃组合物熔融挤出、过滤、挤出塑化，得到片状基材；其中，所述聚烯烃组合物包含聚烯烃树脂、成孔剂和抗氧剂；(2)将所述片状基材铸片冷却；(3)将冷却后的基材进行双向拉伸，切边后，得到厚膜；(4)将芳纶浆料涂覆在所述厚膜上；(5)将涂覆后的厚膜进行萃取、干燥；(6)将干燥后的厚膜进行横向拉伸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯，优选为超高分子量聚乙烯；所述成孔剂为石蜡油；所述抗氧剂选自四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯；优选地，所述聚烯烃树脂与成孔剂的质量比为1∶(2
‑
5)，且基于所述聚烯烃树脂与成孔剂的总重量，所述抗氧剂的含量为0.1
‑
0.5重量％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芳纶浆料包含芳纶原液和陶瓷粉；优选地，所述芳纶原液为对位芳香族聚酰胺原液，原液中的对位芳香族聚酰胺含量为1
‑
5重量％；所述陶瓷粉的中位粒径为100
‑
500nm；更优选地，以所述芳纶浆料的总重量为基准，所述对位芳香族聚酰胺的含量为0.9
‑
5重量％，所述陶瓷粉的含量为1
‑
10重量％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：将聚烯烃树脂与抗氧剂加入双螺杆挤出机中，将成孔剂从双螺杆挤出机上设定的加油口加入双螺杆挤出机中，熔融挤出至齿轮泵，挤出至过滤装置；再挤出至模具，形成片状基材；优选地，所述熔融挤出的条件包括：温度为160
‑
200℃，转速为40
‑
70rpm；所述齿轮泵的转速为70
‑
100rpm；挤出至过滤装置的条件包括：压力为3
‑
7MPa，温度为200
‑
230℃；挤出至模具的条件包括：压力为2
‑
5MPa，温度为220
‑
240℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：利用冷却铸片机将片状基材冷却至8
‑
15℃。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括：冷却后的片状基材进入双向拉伸机组，依次进行预热、双向拉伸、定型、冷却，然后通过牵引机切边；优选地，横向的拉伸倍率为5
‑
9，纵向的拉伸倍率为5
‑
9；所述预热的温度为100
‑
130℃，风速为15
‑
30m/s；拉伸的温度为100
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：周阳，刘杲珺，董浩宇，李论，董秋春，高飞飞，杜敬然，杨冬梅，白耀宗，
申请(专利权)人：中材锂膜有限公司，
类型：发明
国别省市：