一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，涉及锂电池隔膜技术领域，包括：首先将聚丙烯树脂熔融挤出，并通过高倍率牵引和快速冷却得到具有高取向度串晶结构的流延铸片；再将流延铸片进行退火热处理，提高晶片厚度和取向度，同时消除晶体结构中的缺陷；然后将热处理后的流延铸片进行纵向冷拉、热拉以及热定型后得到多孔聚丙烯微孔膜；再将多孔聚丙烯微孔膜在溶剂中进行浸泡，使溶剂渗透进入多孔聚丙烯微孔膜上的微孔和晶片间的无定形区中；最后将浸泡后的多孔聚丙烯微孔膜进行横向拉伸，提高其横向力学强度，并进一步减薄隔膜厚度，热处理后收卷得到聚丙烯锂电池隔膜；本发明专利技术提出的制备方法具有重要的实际应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池隔膜
，具体涉及一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法。

技术介绍

[0002]本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]锂离子电池凭借其长循环寿命、高比能量、无记忆效应的特性，成为当今移动电子设备、储能系统和新能源汽车的首选电源；多孔隔膜位于正负极之间防止极片接触短路，同时为锂离子传输提供通道，直接影响电池的电化学性能以及安全性能。
[0004]目前商用锂电池隔膜主要有两种：干法单向拉伸工艺制备的聚丙烯(PP)隔膜和湿法双向拉伸工艺制备的聚乙烯(PE)隔膜；随着电动汽车的快速发展，兼具低成本、强功能性和高安全性的隔膜需求迫在眉睫；相比于湿法PE隔膜(熔点约135℃)，干法PP隔膜(熔点约167℃)耐热性优异且成本更低，适宜于高功率的动力电池和储能电池；但由于干法PP隔膜只进行纵向拉伸，其横向力学强度低(不能进行横向拉伸)，而且无法制备厚度低于10μm的隔膜，极大限制了PP隔膜的发展，这是目前仍未攻克的行业难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有PP隔膜横向强度低、难以薄型化的问题，提供了一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，解决了上述问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，包括：
[0008]步骤S1：将聚丙烯树脂熔融挤出，并通过高倍率牵引和快速冷却得到具有高取向度串晶结构的流延铸片；
[0009]步骤S2：将流延铸片进行退火热处理，提高晶片厚度和取向度，同时消除晶体结构中的缺陷；
[0010]步骤S3：将热处理后的流延铸片进行纵向冷拉、热拉以及热定型后得到多孔聚丙烯微孔膜；
[0011]步骤S4：将多孔聚丙烯微孔膜在溶剂中进行浸泡，使溶剂渗透进入多孔聚丙烯微孔膜上的微孔和晶片间的无定形区中；
[0012]步骤S5：将浸泡后的多孔聚丙烯微孔膜进行横向拉伸，提高其横向力学强度，并进一步减薄隔膜厚度，热处理后收卷得到聚丙烯锂电池隔膜。
[0013]进一步地，所述熔融挤出温度为190～230℃，牵引比为80～150倍，冷却辊温度为50～90℃。
[0014]进一步地，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～10g/10min。
[0015]进一步地，所述步骤S2，包括：
[0016]热处理温度为130～145℃，热处理时间为1～12h。
[0017]进一步地，所述步骤S3，包括：
[0018]纵向冷拉使晶片分离诱发形成微孔，冷拉温度为25～40℃，冷拉比为10～30％；
[0019]纵向热拉使微孔进一步扩大，热拉温度为130～140℃，热拉比为100～300％；
[0020]热定型用于消除隔膜内应力，提高微孔结构稳定性，热定型温度为145～155℃。
[0021]进一步地，所述步骤S4，包括：
[0022]所述溶剂为白油、石油醚、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、正己烷，乙醇和烷烃基石蜡油中的至少一种，浸泡时间为1～30min。
[0023]进一步地，所述步骤S5，包括：
[0024]步骤S51：将浸泡后的多孔聚丙烯微孔膜进行横向拉伸，拉伸比为100～300％，拉伸温度为50～150℃；
[0025]步骤S52：将横向拉伸后隔膜中的溶剂进行干燥处理；
[0026]步骤S53：热定型后收卷得到聚丙烯锂电池隔膜。
[0027]进一步地，所述干燥处理选择直接干燥回收或萃取后再干燥回收。
[0028]进一步地，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率为1g/10min～3g/10min。
[0029]进一步地，所述聚丙烯树脂经双螺杆挤出机熔融挤出。
[0030]与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：
[0031]1、一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，所制备PP隔膜横向力学性能提升至现有聚丙烯隔膜的3～5倍，厚度减薄30～100％，仅横向拉伸时采用溶剂处理且可以蒸发干燥，成本远低于传统湿法工艺，综上所述，该隔膜可助力高能量密度锂离子电池的发展。
附图说明
[0032]图1为一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法的流程图；
[0033]图2为实施例二中案例一制备的超薄PP隔膜的SEM；
[0034]图3为实施例二中对比例三制备的PP隔膜的SEM。
具体实施方式
[0035]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0036]下面结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。
[0037]实施例一
[0038]专利技术人发现超高分子量PE和白油熔融挤出后双向拉伸的过程中，白油会填充PE非晶区的缺陷抑制拉伸空化效应，从而显著提高其拉伸成膜稳定性，因此湿法PE隔膜可进行双向高倍率拉伸，最大面拉伸比可达1300倍，从而制备厚度仅5μm且力学性能优异的锂电池
隔膜(湿法拉伸的原理)，因此本实施例基于该原理提出了一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法(采用半干半湿加工技术)，请参阅图1，具体包括如下步骤：
[0039]步骤S1：将聚丙烯树脂(PP树脂)经双螺杆挤出机熔融挤出，并通过高倍率牵引和快速冷却得到具有高取向度串晶结构的流延铸片；
[0040]步骤S2：将流延铸片进行退火热处理，提高晶片厚度和取向度，同时消除晶体结构中的缺陷；
[0041]步骤S3：将热处理后的流延铸片进行纵向冷拉、热拉以及热定型后得到多孔聚丙烯微孔膜(多孔PP微孔膜)；
[0042]步骤S4：将多孔聚丙烯微孔膜在溶剂中进行浸泡，使溶剂渗透进入多孔聚丙烯微孔膜上的微孔和晶片间的无定形区中；
[0043]步骤S5：将浸泡后的多孔聚丙烯微孔膜进行横向拉伸，提高其横向力学强度，并进一步减薄隔膜厚度，热处理后收卷得到聚丙烯锂电池隔膜，即得到高力学强度的超薄PP隔膜。
[0044]在本实施例中，具体的，所述双螺杆挤出机的熔融挤出温度为190～230℃，牵引比为80～150倍，冷却辊温度为50～90℃。
[0045]在本实施例中，具体的，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～10g/10min；优选为1g/10min～3g/10mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1：将聚丙烯树脂熔融挤出，并通过高倍率牵引和快速冷却得到具有高取向度串晶结构的流延铸片；步骤S2：将流延铸片进行退火热处理，提高晶片厚度和取向度，同时消除晶体结构中的缺陷；步骤S3：将热处理后的流延铸片进行纵向冷拉、热拉以及热定型后得到多孔聚丙烯微孔膜；步骤S4：将多孔聚丙烯微孔膜在溶剂中进行浸泡，使溶剂渗透进入多孔聚丙烯微孔膜上的微孔和晶片间的无定形区中；步骤S5：将浸泡后的多孔聚丙烯微孔膜进行横向拉伸，提高其横向力学强度，并进一步减薄隔膜厚度，热处理后收卷得到聚丙烯锂电池隔膜。2.根据权利要求1所述的一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出温度为190～230℃，牵引比为80～150倍，冷却辊温度为50～90℃。3.根据权利要求1所述的一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5g/10min～10g/10min。4.根据权利要求1所述的一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：热处理温度为130～145℃，热处理时间为1～12h。5.根据权利要求1所述的一种高强度超薄聚丙烯锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：纵向冷拉使晶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴桐，傅强，张道鑫，张英强，朱婧，
申请(专利权)人：江苏星源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：