本发明专利技术涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法，该方法包括下列步骤：1)将超高分子聚乙烯、矿物油和成孔剂混合，形成均匀的混合物；2)将均匀混合物经150～250℃加热连续挤出，形成平板膜；3)将平板膜在低于100℃的温度下冷却成型，然后对平板膜进行横、纵双向同时拉伸，使平板膜拉伸成薄膜；4)采用萃取剂萃取出薄膜中的矿物油和成孔剂；5)对步骤4)所得薄膜在80～160℃下进行热处理，即得。与现有技术相比，本发明专利技术具有微孔分布均匀，孔型均匀，孔径细小，孔隙率高，强度好等优点。
Lithium ion battery separator and preparation method thereof
The invention relates to a lithium ion battery separator and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: 1) the ultra high molecular weight polyethylene, mineral oil and pore forming agent, forming a homogeneous mixture; 2) the mixture after 150 ~ 250 DEG C heating continuous extrusion forming flat membrane; 3) flat membranes in at temperatures below 100 DEG C cooling molding, then the horizontal and vertical two-way simultaneous stretch on the flat membrane, the flat membrane stretch films; 4) by solvent extraction and pore forming agent film in mineral oil removal; 5) to step 4) the film in 80 ~ 160 DEG C under heat treatment, i.e. well. Compared with the prior art, the present invention has the advantages of uniform pore distribution, uniform pass, small pore diameter, high porosity and good strength.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池的研究领域，尤其是涉及。
技术介绍
锂离子二次电池因为其工作电压高、能量密度大的缘故，其需求也越来越大。包括 低端的手机、笔记本电脑、数码相机、电动工具和矿灯，中端的风电和太阳能储能，以及高端 的电动自行车、电动摩托车、电动代步车、电动轮椅、电动轿车及电动客车，在军事航天领域 也有很大的应用，包括坦克、潜艇、火箭、月球车等。因此，锂离子二次电池的原材料的制备 就越来越重要，其中隔膜的制备就是必不可少的一种。US4588633公开了一种锂离子电池隔膜制备方法，该方法包括将超高分子聚乙烯 和矿物油按一定比例配比加入搅拌机内进行搅拌和溶解，其中，矿物油与超高分子聚乙烯 的质量比为10 99 1。上述配方增强了膜的强度，隔膜也基本符合锂离子电池对隔膜的 要求，但是还存在着下述缺陷形成的锂离子电池隔膜的微孔孔径不均勻，进而影响了隔膜 在锂离子电池中的表现。中国专利申请CNlO 1345296A公开了 一种锂离子电池隔膜制备方法及系统，该 方法包括将超高分子聚乙烯、交联剂、抗氧剂和矿物油按一定比例配比加入搅拌机内以 40 300rpm的速度将原材料充分进行搅拌，其中，矿物油与抗氧剂的质量比为1500 1600 1，矿物油与超高分子聚乙烯的质量比为4 8 1，交联剂与矿物油的质量比为 1 30 35。上述配方和方法解决了传统技术中薄膜膜厚度不均勻和膜厚度过厚的问题，但是 还存在着下述缺陷膜孔通孔率还不能超过70%，平均孔径还不能低于0.03微米。这样就 限制了隔膜在锂离子电池中的表现。以往隔膜的制备工艺中存在原材料溶解不均勻的问题。具体说，由于聚乙烯材料 和矿物油之间的溶解和相分离的不均勻，导致在形成的锂离子电池隔膜中聚乙烯的分布不 均勻，进而使形成的锂离子电池隔膜的微孔不均勻，从而不能满足锂离子电池生产的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种微孔分布均勻， 孔型均勻，孔隙率高，强度好，在高温下收缩率小的锂离子电池隔膜及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现本专利技术提供了一种通过加入成孔剂 来促成聚乙烯均勻溶解和促进快速相分离来制备锂离子电池隔膜的方法。制得的锂离子电 池隔膜厚度为10 50微米、孔隙率为33 80%，平均孔径为0. 01 0. 10微米，在150°C 时的收缩率小于2%。本专利技术所述制备锂离子电池隔膜的方法包括如下步骤1)、将超高分子聚乙烯、矿物油和成孔剂混合，形成均勻混合物；2)、将均勻混合物经150 250°C加热连续挤出，形成平板膜；3)、将平板膜在50 100°C的温度下冷却成型，然后对平板膜进行横、纵双向同时 拉伸，使平板膜拉伸成薄膜；4)、采用萃取剂萃取出薄膜中的矿物油和成孔剂；5)、对步骤4)所得薄膜在80 160°C下进行热处理即得。本专利技术方法中，从热力学的角度分析，矿物油是一个很好的聚乙烯材料的溶剂， 而成孔剂则相对来说不是好的聚乙烯材料的溶剂。当只采用矿物油作为聚乙烯材料的溶 剂时，在萃取过程中，萃取剂不太容易把矿物油和聚乙烯材料完全和快速的相分离，进而 造成隔膜微孔不均勻。(请参阅文献D. R. Lloyd，J. W. Barlow, and K. Ε. Kinzer, AICHE Symposium Series No 261，Page 28-41，New York, 1988)而在加入成孔剂后，在萃取过程 中，萃取剂可以很容易地把溶剂和聚乙烯材料完全和快速的相分离，从而形成微孔细小和 均勻的隔膜。本专利技术方法中，作为优选实施方案，所述矿物油与超高分子聚乙烯的质量比为 1 10 1，成孔剂与超高分子聚乙烯的质量比为1 10 1。本专利技术所述超高分子聚乙烯可以为本领域常规的超高分子聚乙烯，本专利技术优选分 子量为100 1000万的超高分子聚乙烯，进一步优选分子量为500万的超高分子聚乙烯。本专利技术所述矿物油可以为本领域常规的矿物油，以能够作为超高分子聚乙烯的良 好溶剂为前提，本专利技术优选所述矿物油的可利用粘度等级为30 60，进一步优选可利用粘 度等级为50的矿物油。本专利技术方法中所述的成孔剂是能将超高分子聚乙烯和碳氢化合物均勻分布，进而 使隔膜的微孔分布均勻的物质；其可以为本领域常规的成孔剂，所述成孔剂包括但不限于 酯类碳氢化合物、本专利技术成孔剂进一步优选为邻苯二甲酸酯类化合物、酯类增塑剂化合物 或它们的混合物；所述邻苯二甲酸酯类化合物优选为邻苯二甲酸二辛酯。本专利技术方法中所 述的萃取剂可以为本领域常规的萃取剂，本专利技术包括但不限于烷烃类萃取剂、其中优选为 烷烃类萃取剂，进一步优选为正己烷、正癸烷、正庚烷和二氯甲烷中的一种或多种。本专利技术所述步骤1)中将超高分子聚乙烯、矿物油和成孔剂混合，形成均勻混合物 的步骤中，混合方式没有任何特别限制，可以采用本领域常规的混合方式，例如将上述成分 加入搅拌机中进行搅拌，搅拌速度可以为40 300rpm。本专利技术所述步骤2、中挤出操作所采用的设备可以为本领域常规的挤出设备，例 如包括但不限于双螺杆挤出机。本专利技术所述步骤幻中对平板膜进行冷却可以采用本领域常规的冷却方法进行冷 却，例如包括但不限于采用冷却成型机进行冷却；其中，对平板膜进行拉伸的设备同样可以 为本领域常规的设备，例如包括但不限于双向拉伸设备；本专利技术优选以2 20米/分钟的 速度对平板膜进行横、纵双向同时拉伸，其中拉伸成型的薄膜的厚度以10 50微米为宜。本专利技术所述步骤4)中采用萃取剂萃取薄膜中的矿物油和成孔剂时，萃取操作可 以采用本领域常规的方法进行操作，例如包括但不限于连续或间歇萃取操作方式。本专利技术所述步骤幻中在80 160°C下进行的热处理，其中热处理的操作同样为本 领域常规的热处理操作，例如包括但不限于连续或间歇热处理操作；热处理的时间优选为 1 5分钟。本领域普通技术人员还可以根据实际应用的需要，对步骤5)所得的薄膜进行常规处理，例如进行卷曲、分切、包装等，以得到所需要规格、形状的产品。与现有技术相比，本专利技术制得的隔膜具有微孔分布均勻，孔型均勻，孔隙率高，强 度好，在高温下收缩率小的特点。此外，本专利技术的方法操作简单、成本低。附图说明图1为实施例1中样品A和B孔径大小和分布的测试结果示意图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1将分子量为100万的超高分子聚乙烯、可利用粘度等级为55的矿物油和成孔剂 邻苯二甲酸二辛酯，加入搅拌机内以60RPM的速度将原材料进行充分搅拌，矿物油与超高 分子聚乙烯的质量比为8 9 1 ；邻苯二甲酸二辛酯与超高分子聚乙烯的质量比为9 10 1;将搅拌后的混合物投入双螺杆挤出机以220°C加热连续挤出，形成平板膜；将平板 膜通过温度为50°C的冷却成型机进行冷却成型；通过双向拉伸设备以10米/分钟的速度 对平板膜进行横、纵双向同时拉伸，使平板膜拉伸成薄膜，拉伸成型的薄膜厚度达到20μπι ； 加入正己烷萃取出薄膜中的矿物油和邻苯二甲酸二辛酯；在100°C的温度下对薄膜进行5 分钟热处理；卷曲锂电池隔膜进行分切包装。隔膜的厚度、孔隙率、平均孔径及热收缩率是采用以下的检测方法。(1)隔膜厚度(微米)的测定使用Mitutoyo制造的薄膜测厚仪本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂离子电池隔膜，其特征在于，该隔膜的厚度为１０～５０微米、孔隙率为３３～８０％，平均孔径为０．０１～０．１０微米，在１５０℃时的收缩率小于２％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴群伟，吴爱文，
申请(专利权)人：上海双奥能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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