【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池隔膜，具体涉及一种锂电池用聚烯烃复合隔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，商业锂电池中使用的湿法聚烯烃隔膜是通过湿法聚烯烃隔膜生产线与涂覆生产线两大工序制备的。湿法聚烯烃隔膜生产线主要是以聚烯烃和白油作为原料，二氯甲烷作为萃取剂，原料通过熔融挤出、冷却铸片、片材横纵向拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序制备聚烯烃隔膜。隔膜制备完毕，涂覆生产线需要先制备涂覆浆料(包含聚偏氟乙烯pvdf、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚丙烯腈pan、聚乙烯醇pva等高分子材料)，再使用涂布机对湿法聚烯烃隔膜进行涂覆，使浆料均匀地附着在聚烯烃隔膜表面，以增加隔膜与电极间的粘结力，确保电芯厚度一致，从而改善电池的界面性能，之后再进行烘干，制得涂覆隔膜。
2、为简化生产工艺，市面上也上新了同步在线涂覆设备，在湿法聚烯烃隔膜生产线的二次拉伸工序后直接增加涂覆工序。但其需要对现有的湿法聚烯烃隔膜生产线做出较大的改动，且工艺调试复杂，很难达到预期的便捷、高效涂覆的效果。其次，涂覆隔膜虽然能在一定程度上提高隔膜的保液率和电池的安全性，但涂层本身会增加隔膜的厚度，从而增大电池内阻。若涂层内存在无机材料，其与有机材料间的界面相容性较差，还容易出现涂层掉粉等问题。为解决该问题，中国专利cn109860473b(银隆新能源)提供了一种锂离子电池隔膜的制备方法，将涂覆浆料与聚乙烯溶液混合，先热压得到平板膜，再依次经冷却铸片、双向拉伸、萃取干燥处理，制得电池隔膜。该方法仅依靠传统的湿法聚烯烃隔膜生产线制备复合隔膜，工艺简单，但也存在涂覆材料影
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是提供一种锂电池用聚烯烃复合隔膜及其制备方法，仅通过湿法隔膜生产线就可以制备具有粘结功能层的聚烯烃复合隔膜，省去了繁杂的涂覆工序，极大地降低了生产成本。
3、(二)技术方案
4、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
5、一种锂电池用聚烯烃复合隔膜，所述隔膜的制备方法包括：在萃取干燥工序的萃取剂中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取剂，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘结功能层；隔膜制备后不进行涂覆工序。
6、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯腈(pan)、聚乙烯醇(pva)、三醋酸纤维素(tca)、丁苯橡胶(sbr)、聚偏氟乙烯(pvd)等中的一种或多种。当大于等于两种时，可以按任意比例混合。
7、具体的，所述功能高分子材料与萃取剂的质量比为5-20：80-95。
8、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述萃取剂包括但不限于二氯甲烷。萃取剂主要用于萃取出塑化剂(如白油)以形成隔膜微孔。
9、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述萃取干燥工序进行多级萃取，在萃取的后段添加功能高分子材料。例如，萃取干燥工序设有8个萃取槽，可以在最后一个、或者最后两个萃取槽的萃取剂(如二氯甲烷)中添加功能高分子材料。
10、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述隔膜的制备方法包括：将聚烯烃、塑化剂混合后熔融挤出，依次通过冷却铸片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得锂电池用聚烯烃复合隔膜。
11、具体的，所述聚烯烃与塑化剂的质量比为15-35：65-85。
12、具体的，所述聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯等中的一种或多种。所述聚乙烯的重均分子量为30万-300万。
13、具体的，所述塑化剂包括但不限于白油。
14、具体的，所述隔膜的制备原料除包括聚烯烃、塑化剂外，还包括偶联剂，所述偶联剂的用量为聚烯烃质量的0.5wt％-3wt％。
15、具体的，所述偶联剂包括但不限于硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等中的一种或多种。其中，钛酸酯偶联剂如异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，铝酸酯偶联剂如二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯。
16、当选用铝酸酯偶联剂时，优选在熔融挤出的后段区添加，且设定挤出机的工艺参数q/ns值＜4.5。由于铝酸酯偶联剂在高温条件下容易发生自交联，不仅影响铝酸酯偶联剂的均匀分散，还会使隔膜产生针孔，影响锂离子电池的安全性。所以，添加铝酸酯偶联剂的重点在于：减少其在(双螺杆)挤出机中停留的时间。需要从以下两个方面进行调整：(1)在挤出机的后段区加入铝酸酯偶联剂；(2)将挤出机的工艺参数q/ns值(挤出量/螺杆转速值)设定为低于4.5，q/ns越小，铝酸酯偶联剂在挤出机中停留的时间越短。
17、具体的，所述熔融挤出的技术参数为：温度180-220℃。
18、具体的，所述冷却铸片的技术参数为：冷却辊温度5-35℃。
19、具体的，所述一次拉伸包括依次进行纵向拉伸、横向拉伸。所述纵向拉伸的技术参数为：预热、拉伸温度90-130℃，冷却温度30-70℃，拉伸倍率3-20倍；所述横向拉伸的技术参数为：预热、拉伸、定型温度99-140℃，拉伸倍率3-20倍。
20、具体的，所述二次拉伸为横向拉伸，所述横向拉伸的技术参数为：预热、拉伸、定型温度99-140℃，拉伸倍率3-20倍。
21、一种锂电池用聚烯烃复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
22、将聚烯烃、塑化剂混合后熔融挤出，依次通过冷却铸片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得锂电池用聚烯烃复合隔膜；
23、在萃取干燥工序的萃取剂中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取剂，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘结功能层；隔膜制备后不进行涂覆工序。
24、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述聚烯烃与塑化剂的质量比为15-35：65-85。
25、具体的，所述聚烯烃包括但不限于聚乙烯、聚丙烯等中的一种或多种。所述聚乙烯的重均分子量为30万-300万。
26、具体的，所述塑化剂包括但不限于白油。
27、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述隔膜的制备原料除包括聚烯烃、塑化剂外，还包括偶联剂，所述偶联剂的用量为聚烯烃质量的0.5wt％-3wt％。
28、具体的，所述偶联剂包括但不限于硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等中的一种或多种。其中，钛酸酯偶联剂如异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，铝酸酯偶联剂如二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯。
29、当选用铝酸酯偶联剂时，优选在熔融挤出的后段区添加，且设定挤出机的工艺参数q/ns值＜4.5。
30、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述熔融挤出的技术参数为：温度180-220℃。
31、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述冷却铸片的技术参数为：冷却辊温度5-35℃。
32、作为本专利技术一种优选的实施方式，所述一次拉伸包括依次进行纵向拉伸、横向拉伸。所述纵向拉伸的技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制备方法包括：在萃取干燥工序的萃取剂中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取剂，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘结功能层；隔膜制备后不进行涂覆工序。
2.根据权利要求1所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、三醋酸纤维素、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述萃取干燥工序进行多级萃取，在萃取的后段添加功能高分子材料。
4.根据权利要求1所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制备方法包括：将聚烯烃、塑化剂混合后熔融挤出，依次通过冷却铸片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得锂电池用聚烯烃复合隔膜。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述聚烯烃与塑化剂的质量比为15-35：65-85；
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8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述熔融挤出的技术参数为：温度180-220℃；
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、三醋酸纤维素、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯中的一种或多种；
10.一种如权利要求1-4中任一项所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜在制备锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制备方法包括：在萃取干燥工序的萃取剂中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取剂，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘结功能层；隔膜制备后不进行涂覆工序。
2.根据权利要求1所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、三醋酸纤维素、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述萃取干燥工序进行多级萃取，在萃取的后段添加功能高分子材料。
4.根据权利要求1所述的锂电池用聚烯烃复合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制备方法包括：将聚烯烃、塑化剂混合后熔融挤出，依次通过冷却铸片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得锂电池用聚烯烃复合隔膜。
...【专利技术属性】
技术研发人员：燕卫星，杨金凯，李亚磊，
申请(专利权)人：康辉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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