高挺度电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高挺度电池隔膜及其制备方法，本发明专利技术通过在高分子聚乙烯中添加ACR树脂POSS纳米材料复合材料大幅度改善了电池隔膜的挺度值，提高锂离子电池的安全性问题。提高锂离子电池的安全性问题。

【技术实现步骤摘要】
高挺度电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体来说涉及一种高挺度电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]隔膜是锂离子电池生产的关键材料之一，其性能决定了锂电池的界面结构、内阻等性能指标，直接影响电池的容量、电池的循环以及安全性。目前常用的锂电池隔膜主要为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃高分子材料，湿法成型聚乙烯锂离子隔膜具有孔隙率高、孔径分布均一，具有更加优异的电池性能，是未来动力用锂离子电池隔膜的主要发展方向。
[0003]隔膜的功能除给锂电池充放电提供锂离子传递通道外,还起着分隔正、负极作用，其主要用于防止正负极的接触或是被毛刺、颗粒、枝晶刺穿继而发生短路。因此,隔膜的强度、挺度(弹性模量)和稳定性也是隔膜非常重要的生产指标。

技术实现思路

[0004]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种高挺度电池隔膜的制备方法。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述制备方法获得的高挺度电池隔膜。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0007]一种高挺度电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，将甲醇和水混合，得到甲醇溶液，加入半硅氧烷搅拌均匀，再加入树脂混合均匀，紫外线照射，得到ACR树脂POSS纳米材料复合材料，其中，按质量份数计，所述甲醇和水的比为10:3，所述甲醇溶液、半硅氧烷和树脂的比为1：1.5：1.5；
[0009]在所述步骤1中，所述树脂为ACR树脂(以甲基丙烯酸甲酯为主体的丙烯酸树脂)。
[0010]在所述步骤1中，所述紫外线照射为在100～600mJ/cm2紫外下照射5～30s。
[0011]步骤2，将高分子聚乙烯、步骤1所得的ACR树脂POSS纳米材料复合材料、抗氧化剂和增塑剂共混，铸片、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到高挺度电池隔膜，其中，按质量份数计，所述高分子聚乙烯、ACR树脂交联的POSS纳米材料、抗氧化剂和增塑剂的比为(15～35)：(0.75～1.75)：(0.1～0.5)：(62.75～84.15)。
[0012]在所述步骤2中，所述高分子聚乙烯的分子量为30～200万。
[0013]在所述步骤2中，所述抗氧化剂为1010抗氧化剂。
[0014]在所述步骤2中，所述增塑剂为石蜡油。
[0015]在所述步骤2中，所述共混为在双螺杆挤出机中共混，双螺杆挤出机温度为150～240℃，螺杆转速为30～150rpm，冷却辊的温度为10～50℃，冷却辊的速度为3～9m/min。
[0016]在所述步骤2中，所述纵向拉伸的温度为90～140℃，倍率为5～10倍。
[0017]在所述步骤2中，所述一次横向拉伸的温度为105～130℃，倍率为5～10倍。
[0018]在所述步骤2中，所述萃取的温度为20～25℃，萃取的时间为5～10min。
[0019]在所述步骤2中，所述萃取的萃取剂为二氯甲烷。
[0020]在所述步骤2中，所述二次横向拉伸的温度为127～132℃，倍率为1.1～1.5倍。
[0021]在所述步骤2中，所述热定型的温度为80～135℃。
[0022]上述制备方法获得的高挺度电池隔膜。
[0023]本专利技术的半硅氧烷是有Si
‑
O交替连接的硅氧骨架组成的无机内核，其形状如同一个“笼子”，其三维尺寸在1
‑
3nm之间，其中Si原子之间的距离为0.5mm，八个顶角Si原子所连接基团之间的距离为1.5nm，属于纳米化合物，该物质能抑制聚合物分子的链运动而赋予杂化材料良好的稳定性、力学性能和阻燃性。Si
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O键能为445.2KJ/mol，相比之下C
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C键能仅为350.7KJ/mol，C
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O键仅为359.1KJ/mol，可见，该物质有很高的强度和增挺作用。利用半硅氧烷上述特性，将半硅氧烷和ACR树脂混合，形成增挺剂，从而改善电池隔膜的挺度。
[0024]本专利技术通过在高分子聚乙烯中添加ACR树脂POSS纳米材料复合材料大幅度改善了电池隔膜的挺度值，提高锂离子电池的安全性问题。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0026]本专利技术具体实施方式中使用的相关仪器设备如下：
[0027]弹性模量和拉伸强度测试仪：AGS
‑
X。
[0028]透气度测试仪：王研式透气仪。
[0029]厚度测试仪：厚度仪C1216。
[0030]实施例1
[0031]一种高挺度电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0032]步骤1，将甲醇和水混合，得到甲醇溶液，加入半硅氧烷于130rpm搅拌15min至均匀，再加入树脂于200rpm搅拌20min混合均匀，在430mJ/cm2紫外下照射10s，得到ACR树脂POSS纳米材料复合材料，其中，按质量份数计，甲醇和水的比为10:3，甲醇溶液、半硅氧烷和树脂的比为1：1.5：1.5，树脂为ACR树脂(以甲基丙烯酸甲酯为主体的丙烯酸树脂)；
[0033]步骤2，将重均分子量为100万高分子聚乙烯、步骤1所得的ACR树脂交联的POSS纳米材料、抗氧化剂和增塑剂在双螺杆挤出机中共混，铸片、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到高挺度电池隔膜，其中，按质量份数计，高分子聚乙烯、ACR树脂POSS纳米材料复合材料、抗氧化剂和增塑剂的比为20：1：0.3：78.7，抗氧化剂为1010抗氧化剂，增塑剂为石蜡油，双螺杆挤出机温度为185℃，螺杆转速为60rpm，冷却辊的温度为25℃，冷却辊的速度为6m/min，纵向拉伸的温度为120℃，倍率为6.8倍，一次横向拉伸的温度为115℃，倍率为7.3，萃取的温度为21℃，萃取的时间为7min，萃取的萃取剂为二氯甲烷，二次横向拉伸的温度为135℃，倍率为1.2倍，热定型的温度为115℃。
[0034]在本实施例中，高挺度电池隔膜的厚度为12μm。
[0035]实施例2
[0036]一种高挺度电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0037]步骤1，将甲醇和水混合，得到甲醇溶液，加入半硅氧烷于150rpm搅拌10min至均匀，再加入树脂于220rpm搅拌10min混合均匀，在450mJ/cm2紫外下照射10s，得到ACR树脂POSS纳米材料复合材料，其中，按质量份数计，甲醇和水的比为10:3，甲醇溶液、半硅氧烷和树脂的比为1：1.5：1.5，树脂为ACR树脂；
[0038]步骤2，将重均分子量为120万高分子聚乙烯、步骤1所得的ACR树脂交联的POSS纳米材料、抗氧化剂和增塑剂在双螺杆挤出机中共混，铸片、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到高挺度电池隔膜，其中，按质量份数计，高分子聚乙烯、ACR树脂P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高挺度电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将甲醇和水混合，得到甲醇溶液，加入半硅氧烷搅拌均匀，再加入树脂混合均匀，紫外线照射，得到ACR树脂POSS纳米材料复合材料，其中，按质量份数计，所述甲醇和水的比为10：3，所述甲醇溶液、半硅氧烷和树脂的比为1：1.5：1.5；步骤2，将高分子聚乙烯、步骤1所得的ACR树脂POSS纳米材料复合材料、抗氧化剂和增塑剂共混，铸片、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到高挺度电池隔膜，其中，按质量份数计，所述高分子聚乙烯、ACR树脂交联的POSS纳米材料、抗氧化剂和增塑剂的比为(15～35)：(0.75～1.75)：(0.1～0.5)：(62.75～84.15)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述树脂为ACR树脂。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述紫外线照射为在100～600mJ/cm2紫外下照射5～30s。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，徐锋，候丹丹，马文献，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：