一种复合集流体用聚丙烯薄膜及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及集流体电子技术材料领域，特别涉及一种复合集流体用聚丙烯薄膜及其制备方法、应用。复合集流体用聚丙烯薄膜包括三层结构，由外至里依次为第一表层、芯层、第二表层；第一表层和第二表层共聚物或接枝物和树枝状聚酰胺PAMAM以及高等规度聚丙烯混合组成；芯层采用中等规度聚丙烯与纳米金属氧化物粒子和导电材料混合而成。在线性电机同步拉伸线(LISIM线)上通过同步双向拉伸成膜，本发明专利技术提供的复合集流体用聚丙烯薄膜具备与金属结合强度高，力学性能优异、耐热性能好和内阻低的特点，特别适合应用在复合集流体中。特别适合应用在复合集流体中。特别适合应用在复合集流体中。

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流体用聚丙烯薄膜及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及集流体电子技术材料领域，特别涉及一种复合集流体用聚丙烯薄膜及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。除了主要的四大部分外，用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
[0003]集流体具有承载活性物质(承载性)和收集微电流(传导性)的重要功能。薄型化、功能化是集流体的主要发展方向。然而，铜/铝箔的机械强度与厚度要求存在天然矛盾，同时减薄加工环节会进一步增加其成本。因此，复合铜/铝箔成为集流体轻薄化的新方案。
[0004]复合集流体是一种“三明治”结构，内层为聚合物高分子层(如PET、PP或PI)，两侧为金属导电层(如Al或Cu)。现有技术中，内层聚合物多选用聚丙烯，聚丙烯相对于对苯二甲酸乙二醇脂(PET)和聚酰亚胺(PI)具有成本低、密度小和耐酸碱等优势，但是其材料本身存在强度较低、耐热性差和与金属结合强度差等缺陷，需要在材料和工艺做进一步改性后扩宽应用。
[0005]现有技术方案中，复合集流体相较于单一金属箔集流体具有高安全性、高比能、长寿命、低成本等优点，但是也存在工艺复杂，成品率低及内阻高等缺陷。聚丙烯相对于对苯二甲酸乙二醇脂(PET)和聚酰亚胺(PI)具有成本低、密度小和耐酸碱等优势，但是其材料本身存在强度较低、耐热性差和与金属结合强度差等缺陷，需要在材料和工艺做进一步改性后扩宽应用。
[0006]CN 115000418 A公开了一种无涂层复合集流体，该技术方案采用改性聚丙烯薄膜分子链上含有羧基和/或酯基，使得集体可以直接与镀层进行复合。虽然聚丙烯薄膜接枝了羧基和/或酯基，其与金属的附着属性有所提升，由于聚丙烯薄膜仅接枝了羧基和/或酯基，其分子间的空隙疏松，材料整体的热稳定性和拉伸强度都受到影响。此外，材料表面引入活性基团，提高材料的表面能，但这些活性基团并不稳定，随着分子链的自由运动，活性基团逐渐转向相邻的分子或基团，甚至在材料内部，体系趋于稳定，表面能会随着时间的推移而降低，这样也会导致金属层附着力随着时间的推移而下降。
[0007]因此，目前需要一种复合集流体用聚丙烯薄膜基材，能够增强和金属层结合强度的同时，保证其热稳定性和拉伸轻度。

技术实现思路

[0008]为解决上述背景中提到的问题，本专利技术提供了一种复合集流体用聚丙烯薄膜，包括三层结构，由外至里依次为第一表层、芯层、第二表层；
[0009]所述第一表层和第二表层采用包含羧酸酐键和酯键的共聚物或接枝物和树枝状聚酰胺PAMAM以及高等规度聚丙烯混合组成；
[0010]所述芯层采用中等规度聚丙烯与纳米金属氧化物粒子和导电材料混合而成。
[0011]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述第一表层和第二表层由1wt％
‑
5wt％的包含羧酸酐键和酯键的聚合物的共聚物或接枝物、5wt％
‑
15wt％的树枝状聚酰胺PAMAM和80wt％
‑
94wt％高等规度聚丙烯组成；
[0012]芯层由1wt％
‑
5wt％的纳米金属氧化物粒子、1wt％
‑
5wt％导电材料和90wt％
‑
98wt％中等规度聚丙烯组成。
[0013]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述包含羧酸酐键和酯键的共聚物或接枝物为乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯马来酸酐接枝物(PP
‑
g
‑
MAH)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油脂(PP
‑
g
‑
GMA)中的至少一种。
[0014]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述树枝状聚酰胺胺PAMAM选自PAMAM1.0代、PAMAM 2.0代、PAMAM 3.0代、PAMAM 4.0代、PAMAM 5.0代、PAMAM 6.0代、PAMAM7.0代、PAMAM 8.0代、PAMAM 9.0代、PAMAM 10.0代中的至少一种。
[0015]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述纳米金属氧化物粒子为纳米MgO、纳米Al2O3、纳米CaO、纳米ZnO中的至少一种。
[0016]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述导电材料为碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯、炭黑中的至少一种。
[0017]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述高等规度聚丙烯为等规度大于97％的聚丙烯。
[0018]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述第一表层和第二表层的厚度为0.5
‑
1μm，芯层厚度为2
‑
5μm。
[0019]在上述技术方案的基础上，进一步的，所述的第一表层和第二表层经过电晕处理后的电晕值≥48nN/m。
[0020]本专利技术还提供一种上述所述复合集流体用聚丙烯薄膜基材的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将第一表层、芯层、第二表层的粒料按配比分别投入辅挤1、主挤和辅挤2，通过熔融共挤、极冷风淋冷却定型，得到由第一表层、芯层、第二表层的三层结构铸片；其中挤出机到摸头的温度为230
‑
270℃，极冷辊温度为80
‑
120℃；
[0022]将得到的铸片经过预热、磁悬浮线性电机同步拉伸、定型、电晕、收卷、熟化、分切、包装等工序，得到复合集流体用双拉聚丙烯薄膜；
[0023]其中预热温度为170
‑
185℃，拉伸温度为168
‑
178℃、拉伸倍率MD5
‑
9倍和TD5
‑
9倍，定型温度为173
‑
185℃，熟化条件30
‑
40℃/72h。
[0024]本专利技术还提供一种根据上述复合集流体用聚丙烯薄膜在制备复合集流体上的应用，所述复合集流体用聚丙烯薄膜为中间层，所述中间层两侧各有一层金属箔，两侧的所述金属箔为铝箔或者铜箔中的一种。
[0025]本专利技术实施例提供的复合集流体用聚丙烯薄膜，在薄膜的外表层中，在高等规度聚丙烯中混合树枝状聚酰胺PAMAM和包含羧酸酐键和酯键的聚合物的共聚物或接枝物，枝状聚酰胺PAMAM和共聚物或接枝物，能够在保证聚丙烯薄膜与金属的结合强度的基础上，同时使其结合强度的长期有效性，且能够可以改善薄膜的耐热性能以及拉伸强度。此外，芯层采用中等规度聚丙烯与纳米金属氧化物粒子和导电材料混合而成，纳米金属氧化物粒子和导电材料不仅能够降低薄膜的内阻，其与枝状聚酰胺PAMAM能够紧密结合，还能进一步提高
薄膜的热稳定性和薄膜整体的强度。选择的中等规度聚丙烯进一步节约材料成本，拓展材料选择的丰富性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的一种复合集流体用聚丙烯薄膜的膜层结构示意图。
[0027]附图标记
[0028]10
‑
第一表层；20
‑
芯层；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体用聚丙烯薄膜，其特征在于：包括三层结构，由外至里依次为第一表层、芯层、第二表层；所述第一表层和第二表层采用包含羧酸酐键和酯键的共聚物或接枝物和树枝状聚酰胺PAMAM以及高等规度聚丙烯混合组成；所述芯层采用中等规度聚丙烯与纳米金属氧化物粒子和导电材料混合而成。2.根据权利要求1所述的复合集流体用聚丙烯薄膜，其特征在于：所述第一表层和第二表层由1wt％
‑
5wt％的包含羧酸酐键和酯键的聚合物的共聚物或接枝物、5wt％
‑
15wt％的树枝状聚酰胺PAMAM和80wt％
‑
94wt％高等规度聚丙烯组成；芯层由1wt％
‑
5wt％的纳米金属氧化物粒子、1wt％
‑
5wt％导电材料和90wt％
‑
98wt％中等规度聚丙烯组成。3.根据权利要求1所述的复合集流体用聚丙烯薄膜，其特征在于：所述包含羧酸酐键和酯键的共聚物或接枝物为乙烯乙烯醇共聚物、聚丙烯马来酸酐接枝物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油脂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的复合集流体用聚丙烯薄膜，其特征在于：所述树枝状聚酰胺胺PAMAM选自PAMAM1.0代、PAMAM 2.0代、PAMAM 3.0代、PAMAM 4.0代、PAMAM 5.0代、PAMAM 6.0代、PAMAM7.0代、PAMAM 8.0代、PAMAM 9.0代、PAMAM 10.0代中的至少一种。5.根据权利要求1所述的复合集流体用聚丙烯薄膜，其特征在于：所述纳米金属氧化物粒子为纳米MgO、纳米Al2O3、纳米CaO、纳米ZnO中的至少一种；所述导电材料为碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯、炭黑中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘运锦，贾露，郑伟，
申请(专利权)人：厦门长塑实业有限公司，
类型：发明
国别省市：