一种无卤麦拉膜及其制备方法和在锂电池中应用技术

本发明专利技术属于薄膜产品制备领域，具体涉及一种无卤麦拉膜及其制备方法和在锂电池中应用，所述无卤麦拉膜，包括以下重量份的原料：高分子聚合物65

【技术实现步骤摘要】
一种无卤麦拉膜及其制备方法和在锂电池中应用


[0001]本专利技术属于锂电池薄膜产品制备领域，具体涉及一种无卤麦拉膜及其制备方法和在新能源锂电池中的应用。

技术介绍

[0002]电池的制备过程主要包括材料的合浆、涂布、辊压、制片、叠片或卷绕制作电芯、电芯包膜，组装制成电池。电芯的包膜是指在电芯的四周包裹一层麦拉膜，其主要目的是防止电芯和壳体相接触，保护电芯极片的完整性。电解液具有比较强的腐蚀性，所以包裹电芯的麦拉膜要具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、阻燃等特性。
[0003]常用的麦拉膜是聚酯膜，纯的聚酯膜其阻燃性不佳，一旦电芯发生漏液甚至发生爆燃，会导致麦拉膜迅速损毁，无法为使用人争取足够的逃生时机。对此，中国专利CN 111793334A提供的一种PET膜及其制备方法，所制备的麦拉膜就是添加了溴系阻燃剂。而含卤素的阻燃剂在废弃后会产生有害的二恶英类化合物，对环境的污染比较严重。
[0004]此外，电芯在发生爆燃时，会产生大量的热量，若不及时将热量传导，会导致麦拉膜快速破损，而导致火焰外泄，因而同样不利于为使用人争取逃生时机。因此仅通过向麦拉膜中添加阻燃剂这种单一手段，难以提升麦拉膜的安全性。
[0005]然而，现有技术中还未有相关的产品能够同时聚焦并提升麦拉膜的阻燃、耐热以及导热效果。因此，为了保证电池的安全性，必须要对麦拉膜做进一步的改性。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术中的麦拉膜无法兼顾阻燃、耐热以及导热效果，导致其安全性较低的缺陷，因此提供了一种无卤麦拉膜及其制备方法和应用以克服上述缺陷。
[0007]第一方面，本专利技术首先提供了一种无卤麦拉膜，包括以下重量份的原料：
[0008]如
技术介绍
中所述，本申请专利技术人注意到，为了提升麦拉膜的安全性，单纯地向麦拉膜中添加阻燃剂，其并不能达到预期的效果。因此本申请在麦拉膜中除常规的高分子聚合物以及阻燃剂的前提下，还在组合物中加入了一定量的耐高温添加物以及高导热添加剂。其中耐高温添加剂的作用在于提升麦拉膜主体的耐温性能，从而能够使得其在高温下依旧能够保持其大部分的力学性能，以至于在电芯爆燃后维持其基本结构以及基本功能。而高导热添加剂的加入能够进一步提升麦拉膜的散热效果，从而在电芯爆燃后迅速将热量散发，防止热量在麦拉膜包裹的位置处聚集，进一步增强耐高温添加物对于麦拉膜性能的维持作用。
[0009]此外，相较于现有技术中采用含卤素的阻燃剂而言，本申请采用无卤阻燃剂，其在燃烧过程中不会产生有害的二恶英类化合物，因此不会对环境产生污染。
[0010]因此，本申请将耐高温添加剂、高导热添加剂与传统的阻燃高分子聚合物相结合，从而进一步提升了对于麦拉膜安全性的提升效果。
[0011]作为优选，所述耐高温添加剂以及高导热添加剂经过表面改性，从而在表面形成一层具有多孔结构的碳层。
[0012]现有技术中耐高温添加剂以及高导热添加剂通常为无机添加剂或耐高温树脂，其与作为基材的高分子聚合物之间的相容性相对较差，因此通过表面改性能够有效提升耐高温添加剂以及高导热添加剂与高分子聚合物之间的相容性，使得两者之间的结合力能够有效提升，从而提升了麦拉膜的各项力学性能。
[0013]本申请中耐高温添加剂以及高导热添加剂表面含有一层具有多孔结构的碳层，其一方面可以提升耐高温添加剂以及高导热添加剂与高分子聚合物之间的接触面积，从而增加了结合位点，提升了结合力。同时，多孔碳层的结构能够包覆一定的空气，其能够在一定程度上提升麦拉膜的电阻性从而以补偿多孔碳层所带来的电阻性能下降。此外，多孔碳层能够有效提升麦拉膜的导热性能，从而有利于热量的快速传导。
[0014]作为优选，所述耐高温添加剂以及高导热添加剂表面的具有多孔结构的碳层内部还内嵌有氨基酸、氨基酸盐、聚氨基酸、多肽中的任意一种或多种。
[0015]本专利技术申请人发现，在多孔碳层中内嵌氨基酸、氨基酸盐、聚氨基酸、多肽后其能够在高温下热分解，从而分解形成水以及氮气，辅助无卤阻燃剂提升了麦拉膜的阻燃效果。同时在分解过程中其还能够进一步形成具有多孔结构的碳层，该多孔结构的碳层既可阻止内层高分子聚合物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高分子聚合物的传递以及隔绝氧源，从而能有效的阻止火焰的蔓延和传播，达到阻燃的效果。
[0016]作为优选，所述耐高温添加剂、高导热添加剂的表面改性方法包括以下步骤：(1)在耐高温添加剂以及高导热添加剂表面包覆一层碳前驱体；(2)将耐高温添加剂以及高导热添加剂表面的碳前驱体进行热分解，从而在耐高温添加剂以及高导热添加剂表面形成具有多孔结构的碳层。
[0017]作为优选，所述耐高温添加剂、高导热添加剂的表面改性方法还包括以下步骤：(3)将表面具有多孔结构的碳层的耐高温添加剂以及高导热添加剂浸渍于含有氨基酸、氨基酸盐、聚氨基酸、多肽任意一种或多种的溶液中，从而使得氨基酸、氨基酸盐、聚氨基酸、多肽任意一种或多种进入到多孔结构的碳层中，烘干后完成耐高温添加剂以及高导热添加剂的表面改性。
[0018]作为优选，所述步骤(1)中的碳前驱体包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚多巴胺、聚单宁酸、聚吡咯烷酮、聚(甲基)丙烯酸(钠)、酚醛树脂中的一种或任意一种。
[0019]作为优选，所述步骤(1)中的碳前驱体的包覆方法包括浸渍法或者原位聚合法。
[0020]作为优选，所述步骤(2)中的热分解步骤在惰性气体保护下完成，热分解温度为200～350℃，热分解时间1～8h。
[0021]作为优选，所述高分子聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种的组合。
[0022]作为优选，所述无卤阻燃剂为双酚联苯磷酸盐、芳磷基
‑
双酚A二缩水甘油醚、聚磷
酸胺、三甲基磷酸盐、双酚F型环氧树脂、DOPO环氧树脂、磷氮甲基化合物、含磷环氧树脂中的一种或多种的组合。
[0023]作为优选，所述耐高温添加剂为聚苯并咪唑、尼龙、聚酰胺酰亚胺、石英砂、硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、磷化物、硫化物、碳化硼、碳化硅、氮化硅、磷化硼、磷化硅中的一种或多种的组合。
[0024]作为优选，所述高导热添加剂为石墨烯、碳纳米管、氮化硼、纳米金刚石、纤维状氮化铝单晶中的一种或多种的组合。
[0025]作为优选，所述麦拉膜的厚度为100
‑
500μm。
[0026]第二方面，本专利技术还提供了一种用于制备如上所述无卤麦拉膜的方法，包括以下步骤：S1、混料：将高分子聚合物、无卤阻燃剂、耐高温添加剂和高导电添加剂按照重量份比加入到超高速粉料机中搅拌，得到第一混料；S2、熔融：将第一混料转移至双螺旋搅拌机中进行熔融，得到第一熔体；S3、挤出、冷却：将第一熔体挤出，并冷却得到基片；S4、拉伸：将基片进行横向和纵向拉伸，制备得到麦拉膜。
[0027]作为优选，所述步骤S1中超高速粉料机的搅拌速度为2000
‑
8000rpm，所述混料时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无卤麦拉膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：高分子聚合物
ꢀꢀꢀ
65
‑
95 份无卤阻燃剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
15 份耐高温添加剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
10 份高导热添加剂
ꢀꢀꢀꢀ1‑
10 份。2.根据权利要求1所述的一种无卤麦拉膜，其特征在于，所述高分子聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种无卤麦拉膜，其特征在于，所述无卤阻燃剂为双酚联苯磷酸盐、芳磷基
‑
双酚A二缩水甘油醚、聚磷酸胺、三甲基磷酸盐、双酚F型环氧树脂、DOPO环氧树脂、磷氮甲基化合物、含磷环氧树脂中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1所述的一种无卤麦拉膜，其特征在于，所述耐高温添加剂为聚苯并咪唑、尼龙、聚酰胺酰亚胺、石英砂、硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、磷化物、硫化物、碳化硼、碳化硅、氮化硅、磷化硼、磷化硅中的一种或多种的组合。5.根据权利要求1所述的一种无卤麦拉膜，其特征在于，所述高导热添加剂为石墨烯、碳纳米管、氮化硼、纳米金刚石、纤维状氮化铝单晶中的一种或多种的组合。6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种无卤麦拉膜，其特征在于，所述耐高温添加剂以及高导热添加剂经过表面改性，从而在其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贝，段利强，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：