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一种改性致孔剂及其制备方法和其在锂离子 电池隔膜中的应用

阅读：783发布：2024-02-22

专利汇可以提供一种改性致孔剂及其制备方法和其在锂离子电池隔膜中的应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种改性致孔剂，其是由石蜡油与极性单体通过自由基聚合而成，反应中其中石蜡油、不饱和极性单体及自由基引发剂的质量比为100:（0.5-2）:（0.5-1）；并将其与聚烯烃加工成锂离子电池隔膜，提高锂离子电池隔膜的透气性、浸润性以及吸收电解液的能力，从而达到提高电池容量的目的，满足大功率电池的要求。，下面是一种改性致孔剂及其制备方法和其在锂离子电池隔膜中的应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种改性致孔剂，其特征在于：其是由石蜡油与极性单体通过自由基聚合而成，反应中其中石蜡油、不饱和极性单体及自由基引发剂的质量比为100:(0.5-2):(0.5-1)；所述石蜡油没有经过氢化处理；所述不饱和极性单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯基马来酰亚胺中的一种或两种以上以任意比混合；所述自由基引发剂为有机过氧化物类或偶氮类化合物中的一种或两种以上以任意比混合。
2.根据权利要求1所述的改性致孔剂，其特征在于：所述有机过氧化物类自由基引发剂包括1,1-二(叔丁过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、乙基酮、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁过氧基)己烷、4,4-二(叔丁过氧基)戊酸正丁酯；所述的偶氮类化合物包括1,1′-偶氮二(环己烷-1-腈)、2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2-乙酰氧丁烷)、2-苯基偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈。
3.一种制备如权利要求1-2任一项所述的改性致孔剂的方法，其特征在于：将石蜡油、不饱和极性单体、自由基引发剂三者混合均匀后，加入到反应釜中，匀速搅拌，加热到引发剂工作温度反应1-2小时，冷却出料。
4.如权利要求1-2任一项所述的改性致孔剂在制备锂离子电池隔膜中的应用。
5.一种锂离子电池隔膜，其特征在于：其是由聚烯烃树脂与权利要求1所述的改性致孔剂制备而成，其中聚烯烃与改性致孔剂的用量以重量份计分别为：聚烯烃树脂60-80份，改性致孔剂20-40份。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述聚烯烃为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂中的一种。
7.一种如权利要求5所述的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：
1)熔融混合：按比例将聚烯烃树脂和改性致孔剂在100-280℃温度下熔融混合均匀；
2)挤出：将步骤1)的物料熔融挤出，挤出的平膜用冷却辊冷却；
3)拉伸：上述冷却的平膜依次经过纵拉、横拉的连续过程，并热定型后，即成。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，冷却温度为-20-100℃，冷却时间为0.1-5分钟；步骤3)中拉伸温度为-20-220℃，热定型温度为0-220℃，热定型时间为0.1-20分钟。

说明书全文

一种改性致孔剂及其制备方法和其在锂离子 电池隔膜中的

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改性致孔剂及其制备方法和其在锂离子电池隔膜中的应用。

背景技术

[0002] 锂离子电池隔膜是应用于锂离子电池中的起到隔离正负极防止电池短路同时具有一定的孔隙结构能够确保锂离子顺利通过的锂离子电池的重要组件之一。

[0003] 随着锂离子电池高容量、高功率的发展趋势，锂离子电池隔膜的性能也被要求不断提高，高端锂离子电池尤其是动力锂离子电池隔膜要求同时具有较大的孔隙结构和电解液吸收能力。在保证安全性的前提下，较大的孔隙结构有利于锂离子快速通过隔膜，提高锂离子电池的功率。良好的电解液吸收能力有利于隔膜的储液能力的提高，提高电池容量。

[0004] 中国专利申请CN1310483中公开了将聚合物涂覆在常规的液态锂离子电池隔膜中，得到改性隔膜，改性隔膜中的聚合物涂层，如PVDF涂层可以提高隔膜的电解液吸收能力和保持能力，提高电池的容量和吸液能力以及高温安全性。但是这种改性的方法不能提高电池隔膜的孔隙率，无法满足更大电池功率的要求。

发明内容

[0005] 为克服现有技术的缺陷，本发明的在于提供一种改性致孔剂，用于制备锂离子电池隔膜，以提高电池隔膜的透气性，满足大功率电池的要求。

[0006] 本发明的另一目的在于提供一种上述改性致孔剂的制备方法。

[0007] 本发明的第三个目的在于将上述改性致孔剂应用到锂离子电池隔膜中。

[0008] 本发明的第四个目的在于提供一种包含上述改性致孔剂的锂离子电池隔膜，以提高锂离子电池隔膜的透气性、浸润性以及吸收电解液的能力，从而达到提高电池容量的目的。

[0009] 本发明的第五个目的在于提供一种上述锂离子电池隔膜的制备方法。

[0010] 为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：

[0011] 一种改性致孔剂，其是由石蜡油与极性单体通过自由基聚合而成，反应中其中石蜡油、不饱和极性单体及自由基引发剂的质量比为100:（0.5-2）:（0.5-1）。

[0012] 本发明中所采用的石蜡油最好是没有经过氢化处理的石蜡油，这种石蜡油中含有双键，易于与不饱和极性单体聚合。

[0013] 本发明中所述不饱和极性单体含有双键或三键，易于聚合，而且极性基团的存在使其与石蜡油适当产生聚集，应用于电池隔膜制造时，能获得均匀分布的大孔。在本发明实施方式中，优选的不饱和极性单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯基马来酰亚胺中的一种或两种以上以任意比混合。

[0014] 本发明所述自由基引发剂为有机过氧化物类或偶氮类化合物中的一种或两种以上以任意比混合。

[0015] 优选的，所述有机过氧化物类自由基引发剂包括1,1-二（叔丁过氧基）-3,3,5-三甲基环己烷、乙基酮、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）己烷、4,4-二（叔丁过氧基）戊酸正丁酯；所述的偶氮类化合物包括1,1′-偶氮二（环己烷-1-腈）、2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二（2-乙酰氧丁烷）、2-苯基偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈。

[0016] 一种制备上述改性致孔剂的方法，其特征在于：将石蜡油、不饱和极性单体、自由基引发剂三者混合均匀后，加入到反应釜中，匀速搅拌，加热到引发剂工作温度反应1-2小时，冷却出料。

[0017] 本发明的改性致孔剂应用于制备锂离子电池隔膜中。

[0018] 一种锂离子电池隔膜，其是由聚烯烃树脂与权利要求1所述的改性致孔剂制备而成，其中聚烯烃与改性致孔剂的用量以重量份计分别为：聚烯烃树脂60-80份，改性致孔剂20-40份。

[0019] 上述方案中，所述聚烯烃为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂中的一种。

[0020] 本发明所述锂离子电池隔膜的制备方法，其包括以下步骤：

[0021] 1）熔融混合：按比例将聚烯烃树脂和改性致孔剂在100-280℃温度下熔融混合均匀；

[0022] 2）挤出：将步骤1）的物料熔融挤出，挤出的平膜用冷却辊冷却；

[0023] 3）拉伸：上述冷却的平膜经过依次经过纵拉、横拉的连续过程，并热定型后，即成。

[0024] 上述制备方法中，步骤2）冷却温度为-20-100℃，冷却时间为0.1-5分钟；步骤3）中拉伸温度为-20-220℃，热定型温度为0-220℃，热定型时间为0.1-20分钟。

[0025] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明主要是从致孔剂出发改善锂离子电池隔膜的性能，用以制备大功率的锂电池。本发明所述的改性致孔剂通过化学接枝的方法在石蜡油上适量接枝极性基团，一方面，改变了石蜡油的极性，在高温下，部分均匀分布的极性石蜡油和PE相容性较差，容易适当聚集，能用于制备较大的孔电池隔膜，并且在较低温度下，改性后的石蜡油易于与聚烯烃发生分离，从而制备出的隔膜具有较高的透气性，适合制作大功率锂离子电池；另一方面，在用本发明的改性致孔剂制备锂离子电池隔膜时，隔膜中残留了少量改性石蜡油，由于其改性石蜡油接枝了极性单体，在隔膜孔洞中，易于浸润和吸收电解液，有利于提高电池的容量，适合制作高容量电池。本发明的锂离子电池隔膜在制备过程中添加了本发明的改性致孔剂，因而具有良好的透气性、浸润性以及吸收电解液的能力。

[0026] 下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] 一种改性致孔剂，是将石蜡油、甲基丙烯酸甲酯、2,2′-偶氮二异丁腈三者混合均匀后，加入到反应釜中，匀速搅拌，加热到引发剂工作温度反应1-2小时，冷却出料而成，其中石蜡油、甲基丙烯酸甲酯、2,2′-偶氮二异丁腈的用量以重量份计算分别为：100份、0.5份、0.5份，获得改性致孔剂命名为A。

[0029] 实施例2

[0030] 一种改性致孔剂，是将石蜡油、丙烯腈、过氧化二叔丁基三者混合均匀后，加入到反应釜中，匀速搅拌，加热到引发剂工作温度反应1-2小时，冷却出料而成，其中石蜡油、丙烯腈、过氧化二叔丁基的用量以重量份计算分别为：100份、1份、0.5份，获得改性致孔剂命名为B。

[0031] 实施例3

[0032] 一种改性致孔剂，是将石蜡油、苯基马来酰亚胺、过氧化二叔丁基三者混合均匀后，加入到反应釜中，匀速搅拌，加热到引发剂工作温度反应1-2小时，冷却出料而成，其中石蜡油、苯基马来酰亚胺、过氧化二叔丁基的用量以重量份计算分别为：100份、2份、1份，获得改性致孔剂命名为C。

[0033] 应用实施例

[0034] 在该实施例中将上述实施例1-3中的用于制备锂离子电池隔膜，制备方法为：

[0035] 1）熔融混合：按比例将聚烯烃树脂和改性致孔剂熔融混合均匀；

[0036] 2）挤出：将步骤1）的物料熔融挤出，挤出的平膜用冷却辊冷却；

[0037] 3）拉伸：上述冷却的平膜经过依次经过纵拉、横拉的连续过程，并热定型后，即成；

[0038] 具体的配比及反应条件见表1。

[0039] 表1

[0040]

[0041] 表2是上述应用实施例与对比例的性能检测。

[0042] 表2

[0043]

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