一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜，按质量百分含量计，其组分包括聚碳酸酯树脂92～95％、聚丙烯腈导电颗粒0.1～2％、阻燃剂0.4～2％、色素填料2～6％、抗氧剂0.05～0.1％、润滑剂0.1～0.4％、抗滴落剂0.1～0.5％、热稳定剂0.1～0.4％。本发明专利技术还公开了一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜的制备方法。聚丙烯腈导电颗粒的加入，可使得聚碳酸酯薄膜内部形成互穿网络结构，使其具有微弱的导电性，不仅可以提升薄膜的电性能，使其表面一定的抗静电的效果，互穿网络的形成可增加薄膜的韧性和耐冲击性能和拉伸性能；另外，聚丙烯腈材料属于不可燃物质，在阻燃剂和抗滴落剂的作用下，聚碳酸酯薄膜的阻燃性有了较大的提升。聚碳酸酯薄膜的阻燃性有了较大的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池隔膜
，具体涉及一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚碳酸酯薄膜具有良好的综合性能，普通薄膜为无色透明，透光率在90％以上，薄膜不仅电性能优异，而且具有较高的拉伸强度和刚性，耐冲击性也是热塑性塑料中较高的。聚碳酸酯薄膜的吸水率及制品成型收缩率低，抗蠕变性能优良，因而在不同的温度、湿度条件下制品的尺寸稳定，适合制作精密元件特别是其耐寒性和耐热性十分优异，可在100℃～130℃较宽的范围内长期工作。
[0003]隔膜是锂离子电池中关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料。目前锂电池隔膜应用比较广泛的是聚烯烃微孔膜，如聚乙烯和聚丙烯隔膜，但这种隔膜的热稳定性较差，润湿性、孔隙率和电解液的吸收率等都比较低，存在安全隐患，不足以满足人们的要求。
[0004]为了改善锂电池隔膜的性能，研发人员在隔膜材料以及组分上做了很多改进，如专利号为CN104868083B的专利公开了一种锂电池的隔膜及其制备方法，该隔膜主要包括PC 10
>‑
30份、导电炭黑4
‑
10份；二苯基砜磺酸盐0.1
‑
1份、磷酸二氢钠0.1
‑
1份、其它组分0.1
‑
0.9份、偶联剂0.1
‑
0.7份、硅藻土56.4
‑
85.6份。虽然向聚碳酸酯体系中加入导电炭黑能提高电池隔膜的孔隙率，可有效防止电池电路，但炭黑是一种易燃物质，炭黑的加入会导致整个电池隔膜的阻燃性大大下降，从而影响产品的使用寿命。公开号为CN107887553B的专利公开了一种多功能锂硫电池隔膜及其制备方法，并具体公开了在PP隔膜的表面制作功能化涂层的方法。由于该功能化涂层为黑色涂层，众所周知，黑色容易吸光，采用黑色薄膜作为锂电池隔膜时，热量容易吸附在电池里面，长时间使用后，电池容易鼓包，从而降低了电池的使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种用于电池隔膜的聚碳酸酯及其制备方法，旨在提升电池隔膜的机械性能和电学性能，同时使得电池隔膜具有较好的阻燃性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜，按质量百分含量计，其组分包括聚碳酸酯树脂92～95％、聚丙烯腈导电颗粒0.1～2％、阻燃剂0.4～2％、色素填料2～6％、抗氧剂0.05～0.1％、润滑剂0.1～0.4％、抗滴落剂0.1
～0.5％、热稳定剂0.1～0.4％。
[0007]为了改善聚碳酸酯薄膜作为隔膜时的性能，同时提升其阻燃性，本专利技术采用的技术方案是，在聚碳酸酯体系中加入聚丙烯腈导电颗粒、阻燃剂和抗滴落剂，聚丙烯腈导电颗粒的内部结构为链状可导电结构，和聚碳酸酯树脂在熔融条件下反应后会形成互穿网络，使得聚碳酸酯具有微弱的导电性，不仅可以提升聚碳酸酯薄膜的电性能，聚碳酸酯薄膜的表面还有一定的抗静电的效果。另一方面，互穿网络的形成可增加薄膜的韧性和耐冲击性能，对其拉伸性能等力学性能也有较大的提升。此外，聚丙烯腈材料属于不可燃物质，在阻燃剂和抗滴落剂的作用下，聚碳酸酯薄膜的阻燃性有了较大的提升。
[0008]为了使聚碳酸酯薄膜具有优良的电性能，同时控制其导电性，使其作为隔膜应用时，可以使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，本专利技术的聚碳酸酯薄膜的组分中，加入的聚丙烯腈导电颗粒的质量分数控制在0.1～2％内，优选为0.5～1.5％，更进一步地，聚丙烯腈导电颗粒的质量分数可以是0.5％、0.8％、1％、1.2％或1.4％。
[0009]进一步优选的技术方案为，所述聚丙烯腈导电颗粒由质量分数为5～12％的硫单质与质量分数为88～95％的聚丙烯腈颗粒的混合物于300～800℃下反应制得。硫化聚丙烯腈因其具有优异的电性能，常用于锂电池的正极材料，主要原因在于内部含有C
‑
S键，有助于电子在聚碳酸酯薄膜内部的自由移动，形成导电回路，从而使聚合物基体有一定的电性能。
[0010]进一步优选的技术方案为，所述阻燃剂包括有机磺酸盐阻燃剂或硅氧烷阻燃剂。本专利技术优选使用的阻燃剂为上述两种中的一种，优选为二者混合物，其中有机磺酸盐阻燃剂选自苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、2,4,5－三氯苯磺酸钠(STB)中的一种。
[0011]进一步优选的技术方案为，按质量百分含量计，所述色素填料包括酞青绿0.1～0.2％、钛黄0.5～0.6％、二氧化钛3～5％。色素填料的加入是为了使得聚碳酸酯薄膜呈现一定的颜色，本专利技术优选的聚碳酸酯薄膜的颜色为青灰色，即使用酞青绿和钛黄来调整聚碳酸酯薄膜的颜色。
[0012]进一步优选的技术方案为，所述润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，所述内润滑剂的质量分数为0.1～0.2％，外润滑剂的质量分数为0.1～0.2％。内润滑剂主要是在聚合物加工过程中减少聚合物分子链内摩擦力的润滑剂，内润滑剂与聚合物的相容性良好，可以均匀的分散到分子链之间，提高聚合物的流动性，改进制品的表面光洁度。外润滑剂加入到聚碳酸酯中制作成PC膜后，往往会迁移到聚碳酸酯薄膜的表面，在界面处形成一个润滑剂分子层，从而改善薄膜的表面性状。外润滑剂通常选自一些高级脂肪酸、有机蜡产品。
[0013]进一步优选的技术方案为，所述抗滴落剂包括纯PTFE粉末或包覆型PTFE粉末。抗滴落剂是一种改性的聚四氟乙烯粉末，包括纯聚四氟乙烯粉末和包覆型聚四氟乙烯粉末两种类型，常用于添加到热塑性塑料中，起到增加熔体强度，阻燃抗滴落的作用。将抗滴落剂加入到聚碳酸酯树脂中，在螺杆的作用下，高分子量的聚四氟乙烯被原纤化，形成网状结构以防止聚碳酸酯融化和滴落，从而提升聚碳酸酯薄膜的阻燃性。
[0014]本专利技术还公开了一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将色素填料在高速搅拌机中混匀，并将混合物与聚碳酸酯树脂、抗氧剂、润滑剂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得第一
聚碳酸酯粒料；
[0016](2)将聚丙烯腈导电颗粒、阻燃剂、抗滴落剂、热稳定剂及聚碳酸酯树脂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得第二聚碳酸酯粒料；
[0017](3)将第一聚碳酸酯粒料与第二聚碳酸酯粒料按照1:1～3的比例在高速搅拌机中混匀，得到聚碳酸酯阻燃粒料；
[0018](4)将聚碳酸酯阻燃粒料投本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电池隔膜的聚碳酸酯薄膜，其特征在于，按质量百分含量计，其组分包括聚碳酸酯树脂92～95％、聚丙烯腈导电颗粒0.1～2％、阻燃剂0.4～2％、色素填料2～6％、抗氧剂0.05～0.1％、润滑剂0.1～0.4％、抗滴落剂0.1～0.5％、热稳定剂0.1～0.4％。2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述聚丙烯腈导电颗粒由质量分数为5～12％的硫单质与质量分数为88～95％的聚丙烯腈颗粒的混合物于300～800℃下反应制得。3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述阻燃剂包括有机磺酸盐阻燃剂或硅氧烷阻燃剂。4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯薄膜，其特征在于，按质量百分含量计，所述色素填料包括酞青绿0.1～0.2％、钛黄0.5～0.6％、二氧化钛3～5％。5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，所述内润滑剂的质量分数为0.1～0.2％，外润滑剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：华金峰，周洁，
申请(专利权)人：江苏瀚阳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：