一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺制造技术

本发明专利技术涉及锂电池隔膜加工技术领域，尤其是指一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺。它解决了隔膜的拉伸强度和热收缩降低以及厚度不均、应力不均的问题。它包括均相溶液制备、熔融挤出、铸片、同步双向拉伸、萃取干燥、热定型、收卷以及时效、分切等步骤，膜卷进行时效处理，以释放其内应力，通过时效处理促使膜卷的尺寸稳定，不再发生变化，时效处理后的膜卷可以按照顾客要求的尺寸进行分切，分切后就得到了成品。本发明专利技术可以得到厚度标准偏差最小、可有效消除内应力、有效保证热收缩率且抗拉伸性能最好的隔膜。膜。膜。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺


[0001]本专利技术涉及锂电池隔膜加工
，尤其是指一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种高效、安全的储能供能设备，在社会生活中的应用十分广泛，无论是通讯工具还是智能设备的使用都离不开锂离子电池，锂离子的续航能力很大程度上决定了数码产品的成败。此外，随着新能源电动汽车和电动自行车的兴起，交通工具的市场对于大容量的锂离子电池的需求量也在不断上升。
[0003]电池隔膜作为锂离子电池的四大材料之一，受到了更多的研究人员的关注。隔膜的质量能够影响锂离子电池的容量大小、循环性能和安全性能，决定锂离子电池的综合性能的优劣。所以，开发与制备机械性能良好、化学性能稳定且能满足锂离子电池性能需要的高质量隔膜拥有十分广阔的前景，逐渐成为了研究的重点。
[0004]公开号为CN1978037A的中国专利中使用超临界萃取的方法来去除高沸点、低挥发性的第一溶剂，虽然萃取过程中不使用有机溶剂。
[0005]但是，所采用的萃取剂为含氢氯氟烃系列的制冷剂，不够环保，同时生产过程中萃取效率不高，萃取工艺严苛，使得产业化难度较大；公开号为CN105655518A的中国专利中采用石油加氢轻馏分来代替传统高沸点的溶剂，通过拉伸过程中高温自然挥发来去除溶剂，虽然过程环保，污染很低。
[0006]存在问题如下：
[0007]1、随着双向拉伸拉伸温度的提高，隔膜拉伸强度降低，热收缩减小；因为温度提高，分子链运动加剧，分子趋向于紊乱无序，利于解取向，使得隔膜取向度降低，从而降低了隔膜的拉伸强度和热收缩。
[0008]2、随着拉伸温度的提高，隔膜瑕疵没有明显变化，变形、垂边、褶皱不良增加，分子链运动加剧，解取向加重，隔膜会因为分子链的重新排布而出现厚度不均的现象。
[0009]3、各部分存在应力不均，时效后更容易出现外观不良。

技术实现思路

[0010]本专利技术是提供一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺，当铸片轮温度在25C及以上时，靠轮间隙在1.5mm及以下时孔径分布较窄。随着铸片混温度升高、靠辗间隙增大、模唇开度增加,厚度标准偏差均会先减小后增大,分别设定为25℃、1.5mm.1.3mm，可以得到厚度标准偏差最小、可有效消除内应力、有效保证热收缩率且抗拉伸性能最好的隔膜；拉伸比设定为700％，双向拉伸拉伸温度设定为115℃，热定型定型温度设定为122℃可以得到综合性能最佳的隔膜。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺，包括以下步骤：
[0013]a)均相溶液制备:将聚乙烯与高沸点、低分子量的稀释剂按照一定比例混合均匀,在挤出机内受高温及螺杆剪切形成均相溶液，超高分子量聚乙烯的数均分子量一般在50～200
×
10+g/m ol之间，稀释剂具备高沸点；
[0014]b)熔融挤出:均相溶液通过精密过滤器过滤后，经模头挤出成片状熔体；
[0015]c)铸片:片状熔体贴附在铸片辑上冷却，在冷却过程中，伴随着聚合物的结晶，稀释剂溶解能力逐渐下降，从而诱发产生液
‑
液或固
‑
液相分离，稀释剂分散在聚合物相中，形成膜片；
[0016]d)同步双向拉伸:膜片同时在纵向及横向两个方向上得到拉伸，微观上分子链及链段分别沿纵、横两个方向取向，取向的分子链在一定温度作用下，结晶度逐渐提高；
[0017]e)萃取干燥:根据相似相溶的原理,利用低沸点的有机溶剂作为萃取剂将稀释剂萃取出来，再利用萃取剂的低沸点特征，通过升温使其挥发并回收再利用；
[0018]1、将未萃取超高分子量聚乙烯/石蜡油共混膜裁剪为尺寸为880mm
×
50mm的隔膜，使用电子天平测量隔膜的重量，通过塑料封口机将隔膜的首尾两端连接，使隔膜绕着各轮子表面的路径成为环形；
[0019]2、主动辐子与驱动电机连接，通过上下调整主动辐子的位置产生夹紧力，打开驱动电机并调整转速，检查隔膜的运动情况；
[0020]3、在萃取液槽内加入不同浓度(70％
‑
100％)的萃取剂至设定液位，设定不同隔膜运动速度(0
‑
50mm/s)，将上下排轮结构放置在萃取液槽内并开始计时；
[0021]4、实验完成后，关闭驱动电机并将隔膜取下，热风干燥至萃取剂完全挥发，冷却后称重，计算隔膜萃取重量变化并对隔膜进行检测；
[0022]f)热定型:隔膜再次进行拉伸及定型，同时释放内应力，以降低隔膜在高温下的尺寸收缩；
[0023]g)收卷:将隔膜平整地收取到辐简上成为膜卷，以方便后续的时效处理；
[0024]h)时效、分切:聚合物的结晶度不会达到100％，隔膜也不例外；由于PE的玻璃化温度在零下68C左右，而常温下隔膜的非晶区部分处于玻璃化温度以上，会出现解取向的趋势；膜卷进行时效处理，以释放其内应力，通过时效处理促使膜卷的尺寸稳定，不再发生变化，时效处理后的膜卷可以按照顾客要求的尺寸进行分切，分切后就得到了成品。
[0025]进一步地，在步骤c)中，铸片时，铸片辐简的温度控制介质为水，主要作用是给片状熔体均匀降温；实验分别采用10℃，15
°
c，20℃，25
°
℃，30℃进行实验；在对其他参数进行单因素变量试验时，铸片辐温度固定为25℃。
[0026]在步骤c)中，靠混与铸片轮之间的空隙大小叫做靠辑间隙，靠轮的作用是将片状熔体紧密贴附在铸片辑上。实验分别采用0.5mm.1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm进行实验。在对其他参数进行单因素变量试验时，靠幌间隙固定为1.5mm。
[0027]进一步地，在步骤d)中，拉伸比指隔膜拉伸后的长度、宽度相对于拉伸前长度、宽度提高的倍数；实验在拉伸比为500％、600％、700％下进行，在对其他参数进行单因素变量试验时，拉伸比固定为700％；
[0028]在步骤d)中，双向拉伸拉伸温度的最高温度不能超过PE的熔点(135C)，以免在拉伸过程中隔膜发生熔融；实验分别在110
°
℃、115C、120C、125C、130℃进行，在对其他参数进行单因素变量试验时，双向拉伸拉伸温度固定为120
°
c。
[0029]进一步地，利用DSC对试样进行测试，依据DSC曲线可知熔点、结晶温度和熔融烩数据，
[0030]依据公式
[0031][0032]计算得到结晶度数据；
[0033]式中:
[0034]Xc——结晶度(％)；
[0035]△
H——试样结晶熔融的热烩值(J/g)；
[0036]△
H。——单位质量样品100％结晶的熔融热烩值(Jlg)；
[0037]其中
△
Ho值为293J/g。
[0038]进一步地，测量隔膜的厚度和厚度均匀性：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池隔膜的横拉萃取工艺，其特征在于，包括以下步骤：a)均相溶液制备:将聚乙烯与高沸点、低分子量的稀释剂按照一定比例混合均匀,在挤出机内受高温及螺杆剪切形成均相溶液，超高分子量聚乙烯的数均分子量一般在50～200
×
10+g/m ol之间，稀释剂具备高沸点；b)熔融挤出:均相溶液通过精密过滤器过滤后，经模头挤出成片状熔体；c)铸片:片状熔体贴附在铸片辑上冷却，在冷却过程中，伴随着聚合物的结晶，稀释剂溶解能力逐渐下降，从而诱发产生液
‑
液或固
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液相分离，稀释剂分散在聚合物相中，形成膜片；d)同步双向拉伸:膜片同时在纵向及横向两个方向上得到拉伸，微观上分子链及链段分别沿纵、横两个方向取向，取向的分子链在一定温度作用下﹐结晶度逐渐提高；e)萃取干燥:根据相似相溶的原理,利用低沸点的有机溶剂作为萃取剂将稀释剂萃取出来，再利用萃取剂的低沸点特征，通过升温使其挥发并回收再利用；1、将未萃取超高分子量聚乙烯/石蜡油共混膜裁剪为尺寸为 880mm
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50mm的隔膜，使用电子天平测量隔膜的重量，通过塑料封口机将隔膜的首尾两端连接，使隔膜绕着各轮子表面的路径成为环形；2、主动辐子与驱动电机连接，通过上下调整主动辐子的位置产生夹紧力，打开驱动电机并调整转速，检查隔膜的运动情况；3、在萃取液槽内加入不同浓度(70%
‑
100%)的萃取剂至设定液位，设定不同隔膜运动速度（0
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50mm/s），将上下排轮结构放置在萃取液槽内并开始计时；4、实验完成后，关闭驱动电机并将隔膜取下，热风干燥至萃取剂完全挥发，冷却后称重，计算隔膜萃取重量变化并对隔膜进行检测；f)热定型:隔膜再次进行拉伸及定型，同时释放内应力，以降低隔膜在高温下的尺寸收缩；g)收卷:将隔膜平整地收取到辐简上成为膜卷，以方便后续的时效处理；h)时效、分切:聚合物的结晶度不会达到100%，隔膜也不例外；由于PE的玻璃化温度在零下68C左右，而常温下隔膜的非晶区部分处于玻璃化温度以上，会出现解取向的趋势；膜卷进行时效处理，以释放其内应力，通过时效处理促使膜卷的尺寸稳定，不再发生变化，时效处理后的膜卷可以按照顾客要求的尺寸进行分切，分切后就得到了成品。2.如权利要求1所述的锂电池隔膜的横拉萃取工艺，其特征在于，在步骤c）中，铸片时，铸片辐简的温度控制介质为水，主要作用是给片状熔体均匀降温；实验分别采用10℃，15
°
c，20
°
C，25
°
℃，30℃进行实验；在对其他参数进行单因素变量试验时，铸片辐温度固定为25
°
C；在步骤c）中，靠混与铸片轮之间的空隙大小叫做靠辑间隙，靠轮的作用是将片状熔体紧密贴附在铸片辑上。实验分别采用0.5mm. 1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm进行实验。在对其他参数进行单因素变量试验时，靠幌间隙固定为1.5 mm。3.如权利要求1所述的锂电池隔膜的横拉萃取工艺，其特征在于，在步骤d）中，拉伸比指隔膜拉伸后的长度、宽度相对于拉伸前长度、宽度提高的倍数；实验在拉伸比为500%、600%、700%下进行，在对其他参数进行单因素变量试验时，拉伸比固定为700%；
在步骤d）中，双向拉伸拉伸温度的最高温度不能超过PE的熔点（ 135C)，以免在拉伸过程中隔膜发生熔融；实验分别在110
°
℃、115C、120C、125C、130
°
C进行，在对其他参数进行单因素变量试验时，双向拉伸拉伸温度固定为120
°
c。4.如权利要求1所述的锂电池隔膜的横拉萃取工艺，其特征在于，利用DSC对试...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，
申请(专利权)人：南京贝迪新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：