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一种锂电池隔膜及其制备方法

阅读:58发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种锂电池隔膜及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种锂 电池 隔膜 ,包括聚烯 烃 树脂 和 硅 酸盐粉末;本发明还提供一种锂 电池隔膜 的制备方法,将聚烯烃树脂和 硅酸 盐粉末混合并挤出,经冷却、拉伸、萃取、 水 洗、干燥、热定型、收卷等步骤后,得到锂电池隔膜,本发明制备得到的锂电池隔膜,可有效提升锂电池隔膜的强度和热 稳定性 。,下面是一种锂电池隔膜及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种锂电池隔膜,其特征在于:包括聚烯树脂酸盐粉末,所述聚烯烃树脂和硅酸盐粉末的重量比为1:99-3:1,所述硅酸盐粉末为层状结构的硅酸盐粉末。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜,其特征在于:所述隔膜的厚度为2-300μm,透气值为50-2000s/100cc。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜,其特征在于:所述隔膜包括依次设置的第一层隔膜、第二层隔膜和第三层隔膜,所述第一层隔膜和第三层隔膜均具有若干透气孔,若干所述透气孔均沿隔膜的厚度方向曲折延伸,所述第二层隔膜具有若干指状孔,若干所述指状孔均沿隔膜的厚度方向曲折延伸,若干所述指状孔的孔壁之间均具有若干互通孔。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池隔膜,其特征在于:所述透气孔的孔径范围均在80~300nm之间,所述指状孔的孔径范围均在400~800nm之间,所述互通孔的孔径范围均在50~200nm之间。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜,其特征在于:所述隔膜的孔隙率为5%-
70%。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜,其特征在于:所述硅酸盐粉末的粒径为50nm~1μm。
7.一种锂电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将聚烯烃树脂加入有机溶剂中,混合搅拌,得到第一胶体溶液;将硅酸盐粉末加入第一胶体溶液中,在20-100℃下继续搅拌,搅拌的速率为200-300r/min,搅拌的时间为5-
30min至混合均匀,获得第二胶体溶液;
S2:将S1制备的第二胶体溶液自双螺杆挤出机的第一进料口输送至挤出机中,挤出机温度为150-270℃,所述双螺杆挤出机设有真空排气口和/或自然排气口;
S3:经S2熔融混合后的物料经模头挤出,在冷却辊上冷却固化成厚度为500-3000μm的厚膜,固化过程中发生固液相分离或液液相分离,厚膜内部形成多个微孔;
S4:将S3中制备的厚膜,沿横向、纵向两个方向拉伸,横向、纵向两个方向的拉伸温度均为95-135℃,拉伸比均大于5倍,经拉伸后得到薄膜
S5:使用萃取装置对S4中的薄膜进行萃取得到抽孔片材;
S6:将S5中的抽孔片材放入洗装置中水洗得到微孔成型隔膜半成品;
S7:将S6中的微孔成型隔膜半成品绕过引导辊进行干燥,干燥温度为70-80℃,干燥时间为5-6h;
S8:使用热定型装置对S7中的微孔成型隔膜半成品进行热定型得到锂电池隔膜成品,热定型温度为,75-135℃,热定型时间为3-5s;
S9:使用收卷机对S8中的锂电池隔膜成品进行收卷。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述S4中,拉伸过程为双向同步拉伸或双向异步拉伸。

说明书全文

一种锂电池隔膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锂电池隔膜领域,尤其涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的 界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优 异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
[0003] 一般情况下,为了提高(隔膜/聚合物电解质)体系的电导率,需要选择介电 常数较大、结晶度低、电化学性能稳定和热稳定性好的聚合物,比如聚丙烯、 聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯等一种或几种 的共混物,易出现高子导电性学性能之间矛盾以及循环稳定性弱等问题。

发明内容

[0004] 为克服上述缺点,本发明的目的在于提供一种有效提升锂电池隔膜的强度 和热稳定性的锂电池隔膜及其制备方法。
[0005] 为了达到以上目的,本发明采用的技术方案是:一种锂电池隔膜,包括聚 烯树脂酸盐粉末,按重量份计,其中聚烯烃树脂和硅酸盐粉末的重量比 为1:99-3:1,优选为1:19-1:1,更优选为1:9-1:2,更优选为1:4-1: 3。
[0006] 优选地,所述隔膜的厚度为2-300μm,透气值为50-2000s/100cc。
[0007] 优选地,所述隔膜包括依次设置的第一层隔膜、第二层隔膜和第三层隔膜, 所述第一层隔膜和第三层隔膜均具有若干透气孔,若干所述透气孔均沿隔膜的 厚度方向曲折延伸,所述第二层隔膜具有若干指状孔,若干所述指状孔均沿隔 膜的厚度方向曲折延伸,若干所述指状孔的孔壁之间均具有若干互通孔。
[0008] 优选地,所述透气孔的孔径范围均在80~300nm之间,所述指状孔的孔径 范围均在400~800nm之间,所述互通孔的孔径范围均在50~200nm之间。
[0009] 优选地,所述隔膜的孔隙率为5%-70%。
[0010] 优选地,所述硅酸盐粉末的粒径为50nm~1μm。
[0011] 为了达到以上目的,本发明提供一种锂电池隔膜的制备方法,包括如下步 骤:
[0012] S1:将聚烯烃树脂加入有机溶剂中,混合搅拌,得到第一胶体溶液;将硅 酸盐粉末加入第一胶体溶液中,在20-100℃下继续搅拌,搅拌的速率为 200-300r/min,搅拌的时间为5-30min至混合均匀,获得第二胶体溶液;
[0013] S2:将S1制备的第二胶体溶液自双螺杆挤出机的第一进料口输送至挤出机 中,挤出机温度为150-270℃,所述双螺杆挤出机设有真空排气口和/或自然排 气口;
[0014] S3:经S2熔融混合后的物料经模头挤出,在冷却辊上冷却固化成厚度为 500-3000μm的厚膜,固化过程中发生固液相分离或液液相分离,厚膜内部形成 多个微孔;
[0015] S4:将S3中制备的厚膜,沿横向、纵向两个方向拉伸,横向、纵向两个方 向的拉伸温度均为95-135℃,拉伸比均大于5倍,经拉伸后得到薄膜
[0016] S5:使用萃取装置对S4中的薄膜进行萃取得到抽孔片材;
[0017] S6:将S5中的抽孔片材放入洗装置中水洗得到微孔成型隔膜半成品;
[0018] S7:将S6中的微孔成型隔膜半成品绕过引导辊进行干燥,干燥温度为 70-80℃,干燥时间为5-6h;
[0019] S8:使用热定型装置对S7中的微孔成型隔膜半成品进行热定型得到锂电池 隔膜成品,热定型温度为,75-135℃,热定型时间为3-5s;
[0020] S9:使用收卷机对S8中的锂电池隔膜成品进行收卷。
[0021] 优选地,在S4中,拉伸过程为双向同步拉伸或双向异步拉伸。
[0022] 本发明提供的一种锂电池隔膜及其制备方法,其有益效果是:通过步骤 S1-S9方法,能够提高原料的混合效果,并最终得到孔隙率控制范围较宽、孔径 均匀的锂电池隔膜,由于加入的硅酸盐粉末可在锂电池隔膜中形成链结,能够 有效提升锂电池隔膜的强度,同时也可以提升热稳定性,拥有极好的机械强度, 改善了隔膜的表面张力和热稳定性。

具体实施方式

[0023] 下面为本发明的较佳实施例的详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易 于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0024] 一种锂电池隔膜,包括聚烯烃树脂和硅酸盐粉末,聚烯烃树脂和硅酸盐粉 末的重量比为1:99-3:1,硅酸盐粉末为层状结构且粒径为50nm~1μm;
[0025] 隔膜包括依次设置的第一层隔膜、第二层隔膜和第三层隔膜,第一层隔膜 和第三层隔膜均具有若干透气孔,若干透气孔均沿隔膜的厚度方向曲折延伸, 第二层隔膜具有若干指状孔,若干指状孔均沿隔膜的厚度方向曲折延伸,若干 指状孔的孔壁之间均具有若干互通孔,透气孔的孔径范围均在80~300nm之间, 指状孔的孔径范围均在400~800nm之间,互通孔的孔径范围均在50~200nm之 间,隔膜的孔隙率为5%-70%,隔膜的厚度为2-300μm,透气值为 50-2000s/100cc;
[0026] 一种锂电池隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0027] S1:将聚烯烃树脂加入有机溶剂中,混合搅拌,得到第一胶体溶液;将硅 酸盐粉末加入第一胶体溶液中,在20-100℃下继续搅拌,搅拌的速率为 200-300r/min,搅拌的时间为5-30min至混合均匀,获得第二胶体溶液;
[0028] S2:将S1制备的第二胶体溶液自双螺杆挤出机的第一进料口输送至挤出机 中,挤出机温度为150-270℃,双螺杆挤出机设有真空排气口和/或自然排气口;
[0029] S3:经S2熔融混合后的物料经模头挤出,在冷却辊上冷却固化成厚度为 500-3000μm的厚膜,固化过程中发生固液相分离或液液相分离,厚膜内部形成 多个微孔;
[0030] S4:将S3中制备的厚膜,沿横向、纵向两个方向拉伸,横向、纵向两个方 向的拉伸温度均为95-135℃,拉伸比均大于5倍,经拉伸后得到薄膜,且拉伸 过程为双向同步拉伸或双向异步拉伸;
[0031] S5:使用萃取装置对S4中的薄膜进行萃取得到抽孔片材;
[0032] S6:将S5中的抽孔片材放入水洗装置中水洗得到微孔成型隔膜半成品;
[0033] S7:将S6中的微孔成型隔膜半成品绕过引导辊进行干燥,干燥温度为 70-80℃,干燥时间为5-6h
[0034] S8:使用热定型装置对S7中的微孔成型隔膜半成品进行热定型得到锂电池 隔膜成品,热定型温度为,75-135℃,热定型时间为3-5s;
[0035] S9:使用收卷机对S8中的锂电池隔膜成品进行收卷,包括如下步骤:
[0036] A在收卷辊的辊面贴附胶条,将隔膜收卷于贴附有胶条的辊面上;
[0037] B调节收卷辊和传动辊之间的间距;
[0038] C通过将压缩空气吹拂到隔膜边缘以抚平翘边。
[0039] 通过步骤S1-S9方法,能够提高原料的混合效果,并最终得到孔隙率控制 范围较宽、孔径均匀的锂电池隔膜,由于加入的硅酸盐粉末可在锂电池隔膜中 形成链结,能够有效提升锂电池隔膜的强度,同时也可以提升热稳定性,拥有 极好的机械强度,改善了隔膜的表面张力和热稳定性
[0040] 以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项 技术的人了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围, 凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围 内。
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