CN104191774B - 一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺 - Google Patents

一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂电池隔膜制备工艺的技术领域，尤其是一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺，具体工艺步骤如下：a、喷涂处理；b、等离子体处理；c、拉伸造孔处理。在传统的干法拉伸工艺的基础上增加了涂覆纳米氧化物工序及等离子体处理工序，涂覆的纳米氧化物可以使锂电池隔膜的耐高温性能，耐酸性，吸液保液能力大幅度上升，自放电率降低，隔膜机械性能提高。

Description

一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜制备工艺的技术领域，尤其是一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺。
背景技术
锂离子电池目前越来越广泛应用于便携式电子设备、动力电池以及储能电池等领域。隔膜是锂离子电池的重要组成部分。目前锂离子电池的隔膜主要由聚乙烯和聚丙烯单独或混合物组成，采用传统的烯烃隔膜时，由于存在过充和大功率放电现象，会导致局部的隔膜温度过高以至于电池内部热收缩引发短路。
随着隔膜行业的不断发展，车用电池以及大容量电池对隔膜的要求越来越高，锂电池隔膜必须具备闭孔温度低和熔断温度高的特性，目前的湿法和干法都不能有效满足隔膜耐高温的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺，以解决目前干法工艺与湿法工艺制备的锂电池隔膜熔断温度低，电池耐酸性差，安全性低，吸液及保液能力差，自放电率高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺，具体工艺步骤如下：
a、喷涂处理：将三层聚丙烯基膜层从各自的放卷端放出后通过导向辊分别传送至相应的纳米氧化物喷涂器上，三个纳米氧化物喷涂器分别对三层聚丙烯基膜层进行纳米氧化物喷涂处理，其中，喷涂的纳米氧化物溶液为易挥发性溶液；
b、等离子体处理：经过纳米氧化物喷涂后的三层聚丙烯基膜层在导向辊的作用下继续传送至相应的等离子体处理设备上，其中，等离子体处理的处理时间为10～60s；
c、拉伸造孔处理：经过等离子体处理后的三层聚丙烯基膜层在导向辊的作用下汇集在一起并依次传送至冷拉辊、热拉辊及热定型辊上，最后通过收卷端进行收卷，其中，冷拉辊的冷拉温度为25～35℃，热拉辊的热拉温度为140～150℃，热定型辊的热定型温度为170～190℃，拉伸比为1.0～2.0。
进一步具体地说，所述的步骤a中，纳米氧化物溶液中的溶剂是丙酮或乙醇，纳米氧化物为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆或氧化铈，纳米氧化物的添加量为0.2wt％～2wt％。
本发明的有益效果是：本发明的一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺，在拉伸孔径之前对基膜进行拉伸前处理，首先对基膜进行纳米氧化物喷涂，然后在基膜表面进行等离子体处理，干燥后再进行拉伸造孔处理，涂覆的纳米氧化物可以使锂电池隔膜的耐高温性能，耐酸性，吸液保液能力大幅度上升，自放电率降低，隔膜机械性能提高，延长了锂电池的使用寿命，保证了工作的安全性，应用前景十分广阔。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的制备工艺原理图。
图中：1、放卷端，2、纳米氧化物喷涂器，3、等离子体处理设备，4、冷拉辊，5、热拉辊，6、热定型辊，7、收卷端。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明的一种新型耐高温锂电池隔膜，锂电池隔膜以聚丙烯为原料树脂，锂电池隔膜的厚度为12～38μm，锂电池隔膜包括分别经过喷涂处理和等离子体处理的内层、中间层和外层，内层和外层均由聚丙烯基膜层和喷涂于聚丙烯基膜层上的纳米无机氧化物组成，中间层由聚丙烯基膜层和喷涂于聚丙烯基膜层上的纳米三氧化二铝组成。
实施例一：
该一种新型耐高温锂电池隔膜的制备工艺，在传统的干法拉伸工艺的基础上增加了涂覆纳米氧化物工序及等离子体处理工序，具体工艺步骤如下：
a、喷涂处理：将三层聚丙烯基膜层从各自的放卷端1放出后通过导向辊分别传送至相应的纳米氧化物喷涂器2上，三个纳米氧化物喷涂器2分别对三层聚丙烯基膜层进行纳米氧化物喷涂处理，其中，喷涂的纳米氧化物溶液为易挥发性溶液；
b、等离子体处理：经过纳米氧化物喷涂后的三层聚丙烯基膜层在导向辊的作用下继续传送至相应的等离子体处理设备3上，其中，等离子体处理的处理时间为10s，等离子处理可以很好地进行纳米氧化物的均匀涂覆以及强化附着力，防止涂覆物的掉落，等离子化处理后纳米氧化物可以提高聚丙烯基膜层的机械性能，耐高温性能以及保湿性；
c、拉伸造孔处理：经过等离子体处理后的三层聚丙烯基膜层在导向辊的作用下汇集在一起并依次传送至冷拉辊4、热拉辊5及热定型辊6上，最后通过收卷端7进行收卷，其中，冷拉辊4的冷拉温度为25℃，热拉辊5的热拉温度为140℃，热定型辊6的热定型温度为170℃，拉伸比为1.0。
步骤a中，纳米氧化物溶液中的溶剂是与纳米氧化物形成均匀溶液的易挥发性溶剂，如丙酮或乙醇等，纳米氧化物为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆或氧化铈，纳米氧化物的添加量为0.2wt％。
本实施例所制备得到的锂电池隔膜，经检测，该锂电池隔膜的熔断温度为197℃，其熔断温度比纯聚丙烯隔膜的熔断温度高出30℃。
实施例二：
与实施例1不同之处在于：等离子体处理的处理时间为35s，冷拉辊4的冷拉温度为30℃，热拉辊5的热拉温度为145℃，热定型辊6的热定型温度为180℃，拉伸比为1.5。
本实施例所制备得到的锂电池隔膜，经检测，该锂电池隔膜的熔断温度为227℃，其熔断温度比纯聚丙烯隔膜的熔断温度高出60℃。
实施例三：
与实施例1不同之处在于：等离子体处理的处理时间为60s，冷拉辊4的冷拉温度为35℃，热拉辊5的热拉温度为150℃，热定型辊6的热定型温度为190℃，拉伸比为2.0。
本实施例所制备得到的锂电池隔膜，经检测，该锂电池隔膜的熔断温度为212℃，其熔断温度比纯聚丙烯隔膜的熔断温度高出45℃。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种耐高温锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于：该锂电池隔膜包括分别经过喷涂处理和等离子体处理的内层、中间层和外层，所述的内层和外层均由聚丙烯基膜层和喷涂于聚丙烯基膜层上的纳米无机氧化物组成，所述的中间层由聚丙烯基膜层和喷涂于聚丙烯基膜层上的纳米三氧化二铝组成，所述的隔膜比纯聚丙烯隔膜的熔断温度高出30～60℃；
制备该锂电池隔膜的具体工艺步骤如下：
a、喷涂处理：将三层聚丙烯基膜层从各自的放卷端(1)放出后通过导向辊分别传送至相应的纳米氧化物喷涂器(2)上，三个纳米氧化物喷涂器(2)分别对三层聚丙烯基膜层进行纳米氧化物喷涂处理，其中，喷涂的纳米氧化物溶液为易挥发性溶液；
b、等离子体处理：经过纳米氧化物喷涂后的三层聚丙烯基膜层在导向辊的作用下继续传送至相应的等离子体处理设备(3)上，其中，等离子体处理的处理时间为10～60S；
c、拉伸造孔处理：经过等离子体处理后的三层聚丙烯基膜层在导向辊的作用下汇集在一起并依次传送至冷拉辊(4)、热拉辊(5)及热定型辊(6)上，最后通过收卷端(7)进行收卷，其中，冷拉辊(4)的冷拉温度为25～35℃，热拉辊(5)的热拉温度为140～150℃，热定型辊(6)的热定型温度为170～190℃，拉伸比为1.0～2.0。
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