一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜及其制备方法，其中，锂电池隔膜包括上中下三层结构；所述上层和下层结构均由以下质量份数的组分组成：HDPE(高密度聚乙烯)、低熔指PP和成孔剂，所述中层结构由以下质量份数的组分组成：HDPE、环烯烃类共聚物和成孔剂。本发明专利技术当电池内部发生放热反应自热、过充或者电池外部短路时，将会产生大量的热量，本发明专利技术的中层结构中的环氧烯烃共聚物发生软化从而堵塞隔膜的微孔结构，从而阻断离子的继续传输而形成断路，阻止反应进一步发生。阻止反应进一步发生。阻止反应进一步发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体来说涉及一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]受益于全球节能减排趋势及我国“双碳”政策目标，中国锂电池市场需求增长迅猛。根据国家统计局数据，2021年我国锂电池产量为232.6亿只，同比增长22.4％，2022年1
‑
5月中国锂电池累计产量为100.4亿只，累计增长10.4％。随着锂电池高速发展安全问题引起了广泛重视，存在的问题急需进一步解决。
[0003]当发生冲撞、变形或者内部短路等极端环境时，锂电池内部会产生大量的热，导致电池温度上升引发电池的热失控。基于此，电池内的重要部件隔膜如果具有低关闭、高破膜温度就非常关键。
[0004]而现有技术中的隔膜没有低关闭和高的破膜温度，如果电池温度上升，使得电池引发热失控。

技术实现思路

[0005]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜。
[0006]本专利技术的另一目的是提供上述基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜的制备方法。
[0007]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0008]一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜，包括上中下三层结构；
[0009]所述上层和下层结构均由以下质量份数的组分组成：HDPE(高密度聚乙烯)20～40％、低熔指PP2～25％和成孔剂60～80％，所述中层结构由以下质量份数的组分组成：HDPE20～40％、环烯烃类共聚物(COC)2～25％和成孔剂60～80％；
[0010]所述基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜的厚度为3～25μm；
[0011]所述成孔剂为石蜡油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙基己酯或对苯二甲酸二辛酯。
[0012]在上述技术方案中，所述HDPE的分子量为5～150万，所述低熔指PP熔融指数为0.2
‑
3g/10min，所述环烯烃类共聚物的玻璃化转变温度为60～130℃。
[0013]一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1，将所述成孔剂、HDPE和低熔指PP加入双螺杆挤出机中共混挤出，得到第一共混物；
[0015]在所述步骤1中，在所述双螺杆挤出机中共混挤出的温度为170～250℃，螺杆的转速为50～150rpm。
[0016]步骤2，将成孔剂、HDPE、环氧烯烃共聚物(COC)加入双螺杆挤出机中共混挤出，得到第二共混物；
[0017]在所述步骤2中，在所述双螺杆挤出机中共混挤出的温度为150～230℃，螺杆的转
速为50～150rpm。
[0018]步骤3，将步骤1获得的第一共混物和步骤2获得的第二共混物通过三腔狭缝式模头形成所述上中下三层结构，再经过冷却定型、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜，其中，所述上层结构和下层结构是由第一共混物得到，所述中层结构是由第二共混物得到。
[0019]在所述步骤3中，所述三腔狭缝式模头包含三个空腔，已形成上中下三层结构。
[0020]在所述步骤3中，所述冷却定型的辊的温度为10～50℃，辊的速度为2～10m/min。
[0021]在所述步骤3中，所述纵向拉伸的温度为90～125℃，所述纵向拉伸的倍率为6～10倍。
[0022]在所述步骤3中，所述一次横向拉伸的温度为100～140℃，一次横向拉伸的倍率为6～12倍。
[0023]在所述步骤3中，所述萃取的温度为20～55℃，所述萃取的萃取剂为二氯甲烷。
[0024]在所述步骤3中，所述二次横向拉伸的温度为120～150℃，所述二次横向拉伸的倍率为1.2～1.5倍。
[0025]在所述步骤3中，所述热定型的温度为35～120℃。
[0026]本专利技术的优点和有益效果为：
[0027]1、本专利技术的制备方法简单易行，适合连续规模化生产。
[0028]2、当电池内部发生放热反应自热、过充或者电池外部短路时，将会产生大量的热量，本专利技术的中层结构中的环氧烯烃共聚物(COC)发生软化从而堵塞隔膜的微孔结构，从而阻断离子的继续传输而形成断路，阻止反应进一步发生，并且环氧烯烃共聚物玻璃化温度可调从而实现隔膜关闭温度可调，同时，本专利技术上层结构和下层结构耐高温(这是因为上层结构和下层结构中含有PP，PP熔点可到达180℃以上，高温时PP形成网络结构可保持完整不会坍塌从而起到保护作用，耐高温)，能够提供热保护，防止隔膜坍塌引起短路。可见，本专利技术的三层结构充分发挥协同作用，降低锂电池发生起火、爆炸的概率，提升安全性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1制备的隔膜的SEM。
[0030]图2为本专利技术对比例1制备的隔膜的SEM。
[0031]图3为本专利技术实施例1的步骤3用到的装置的部分结构示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0033]实施例1
[0034]一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0035]步骤1，将石蜡油、HDPE和低熔指PP加入双螺杆挤出机中共混挤出，得到第一共混物，其中，按质量份数计，所述石蜡油、HDPE和低熔指PP的比为70：25：5(15～35)，在所述双螺杆挤出机中共混挤出的温度为235℃，螺杆的转速为115rpm，所述HDPE的分子量为120万，所述低熔指PP熔融指数为0.5g/10min。
[0036]步骤2，将石蜡油、HDPE、环氧烯烃共聚物(COC)加入双螺杆挤出机中共混挤出，得
到第二共混物，其中，按质量份数计，所述石蜡油、HDPE和COC的比为70：25：5，在所述双螺杆挤出机中共混挤出的温度为185℃，螺杆的转速为90rpm，所述环烯烃类共聚物的玻璃化转变温度为110℃。
[0037]如图3所示，步骤3，将步骤1获得的第一共混物和步骤2获得的第二共混物通过三腔狭缝式模头形成所述上中下三层结构(具体的来说，第一共混物从挤出机中熔融挤出经过第一管道和第三管道，第二共混物从挤出机中熔融挤出后经过第二管道，第二管道位于第一管道和第三管道之间，三个管道的出口进入三腔狭缝式模头中，该模头内部包含三个空腔，第一管道的出口连通第一空腔，第二管道的出口连通第二空腔，第三管道的出口连通第三空腔，从而共混物通过模头后形成上中下三层结构)，再经过冷却定型、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜，其中，所述上层结构和下层结构是由第一共混物得到，所述中层结构是由第二共混物得到，所述冷却定型的辊的温度为18℃，辊的速度为5.8m/min，所述纵向拉伸的温度为108℃，所述纵向拉伸的倍率为7.8倍，所述一次横向拉伸的温度为115℃，一次横向拉伸的倍率为8.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜，其特征在于，包括上中下三层结构；所述上层和下层结构均由以下质量份数的组分组成：HDPE 20～40％、低熔指PP 2～25％和成孔剂60～80％，所述中层结构由以下质量份数的组分组成：HDPE20～40％、环烯烃类共聚物2～25％和成孔剂60～80％；所述基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜的厚度为3～25μm；所述成孔剂为石蜡油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙基己酯或对苯二甲酸二辛酯。2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于，所述HDPE的分子量为5～150万，所述低熔指PP熔融指数为0.2
‑
3g/10min，所述环烯烃类共聚物的玻璃化转变温度为60～130℃。3.如权利要求1～2中任意一项所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将所述成孔剂、HDPE和低熔指PP加入双螺杆挤出机中共混挤出，得到第一共混物；步骤2，将成孔剂、HDPE、环氧烯烃共聚物加入双螺杆挤出机中共混挤出，得到第二共混物；步骤3，将步骤1获得的第一共混物和步骤2获得的第二共混物通过三腔狭缝式模头形成所述上中下三层结构，再经过冷却定型、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型和收卷，得到基于环烯烃类共聚物的锂电池隔膜，其中，所述上层结构和下层结构是由第...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，徐锋，杨欢，马文献，左孟孟，
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：