CN104201313A - 锂离子电池用pp膜与ptfe膜的复合隔膜改性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法。其特征在于该方法的操作步骤，主要通过PP膜与PTFE膜的浸润、复合、干燥、拉伸、萃取、鼓风干燥及裁剪，最后制得改性的PP膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜。本发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法适宜于锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜应用。

Description

锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜，特别是涉及一种锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法。
背景技术
锂离子电池常用的隔膜为PP膜，但是由于PP膜本身的化学物理性质的因素，以其作为锂离子电池用隔膜，其安全性无法保证，尤其是在大功率锂离子电池领域，由PP膜作为锂离子电池的隔膜，其闭孔温度较低，当温度稍有上升，就会扰乱离子流，这种现象会影响电池的正常工作，如果闭孔温度太高，就会造成锂离子电池起火爆炸等严重事故。因此锂离子电池隔膜还应该具有耐温性能，即隔膜在闭孔之后应该能一直维持闭孔状态而不变形直到某个更高的温度。同时锂离子电池隔膜还有一个膜破温度，如果隔膜破裂，正负电极就会直接接触而爆炸，这也是非常危险的，所以锂离子电池隔膜应该有足够的耐热性能，使隔膜在其熔融温度以上尽量保持其形状，以维持闭孔状况到一个尽可能高的温度。
通常为达到提高锂离子电池用隔膜的耐温性的目的，且将PP膜与耐高温的PTFE膜复合，以形成锂离子电池用复合隔膜。但是由于PTFE本身的分子结构的特点所决定，该锂离子电池用复合隔膜的浸润性将会受到很大影响，由PP膜与耐高温的PTFE膜复合后制备的锂离子电池用隔膜电池组其电池容量和电池效率将会受到很大影响。
为此需通过对PP膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜进行改性。然而，常规的化学改性方法易于破坏产品本身的物理性质和化学性质，而且容易因为使用各种化学物质而引起的环境污染问题。具体的改性方法包括等离子体处理、表面活性剂处理、亲水性聚合物涂敷及接枝改性等。等离子处理可在表面产生极性基团，有效改善微孔膜的浸润性，但是，高能等离子体处理易造成聚合物孔结构破坏，昂贵的设备也限制了其大规模应用。表面活性剂处理利用其两亲性，将疏水端吸附于非极性表面，将亲水端与极性介质接触，可提高疏水微孔膜的浸润性，但是，表面活性剂吸附量少，效果不明显，而且疏水相互作用为弱相互作用，不稳定。亲水性聚合物涂覆存在结合力不强，易造成微孔堵塞的缺陷。接枝改性则需隔绝氧气，并在高温或高能引发下进行，设备要求高，也易造成堵孔。
发明内容
本发明的目的是要提供一种锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法，以提高PP膜与PTFE膜的复合隔膜对电解液的浸润性。
   为了达到上述的目的本发明是这样实现的: 本发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法包括以下步骤：
1）将PP膜浸润在改性溶液中，浸润时间为15-100min，使PP膜获得充分的浸润效果，并浸润后的PP膜中的改性溶液的含量为总吸附量的15－53%；改性溶液为石蜡油、石油醚、矿物油、大豆油、棕榈油中的任意一种；
2）将PTFE膜浸润于改性溶液中，浸润时间为1-15min，使PTFE膜获得充分的浸润效果，浸润后的PTFE膜中的改性溶液的含量为总吸附量的50-85%，并且保持完全透明状态，改性溶液为汽油、航空煤油或者这两者混合溶液，混合溶液中，按重量百分比计，汽油含量为5-87%，航空煤油含量为13-95%；
3）将上述步骤1）浸润后的PP膜与步骤2）浸润后的PTFE膜置于恒温干燥箱中进行热压复合，复合温度控制在85-160℃，复合压力为0.1-7.5MPa，复合辊的转速为0.25-5.7m/min；
4）将上述步骤3）热压复合后的PP膜与PTFE膜的复合膜取出，在密闭洁净的恒温干燥箱中干燥，干燥起始温度控制在50-70℃，并以0.5℃/min升温速度，升至100－155℃， 且恒温50-3000min；
5）将上述步骤4）干燥后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置于多辊拉伸装置上进行拉伸，拉伸温度为65-135℃，拉伸比为1∶1-1∶6；
6）、将上述步骤5）拉伸后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置于萃取装置中萃取，萃取时间为5-100min，萃取剂为超临界CO2；
7）、将上述步骤6）萃取完成之后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置于恒温干燥鼓风装置中，进行萃取后处理，鼓风干燥温度85-125℃，鼓风进风风速为200－2000rpm，鼓风干燥时间为35-85min，最后裁剪成成品，即制得改性的PP膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜。
本发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法且采用物理改性的方法，主要通过PP膜与PTFE膜的浸润、复合、干燥、拉伸、萃取、鼓风干燥及裁剪，最后制得改性的PP膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜，且改变了隔膜的物理结构，从而达到降低产品内阻，提高库伦效率的目的。
改性前后的比较结果见表一。
表一
本发明的改性的方法适宜于锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜应用。
附图说明
本发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜复合隔膜改性的方法由以下的实施例及其附图给出。
图１是本发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜表面改性的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜复合隔膜改性的方法作进一步的详细描述。
所用PP膜为市售常规锂离子电池用微孔隔膜，其厚度为12-27um，透气性为150-500 sec/100㏄，孔隙率为35-55%，热收缩率为小于5%，刺穿强度为大于480gf，拉伸强度大于90MPa。
所用PTFE膜为市售常规锂离子电池用微孔隔膜，其孔径在0.08-2.5μm之间，幅宽0.8-2.75m，厚度为10-50um，孔隙率为65%-85%,拉伸强度为≥20MPa。
参见图1，该发明的锂离子电池用PP膜与PTFE膜复合隔膜改性的方法的具体步聚如下： 
1）将PP膜浸润在矿物油中，浸润时间为45min，使PP膜获得充分的浸润效果，且浸润后的PP膜中的矿物油含量为总吸附量的23%；
2）把PTFE膜放置于航空煤油中浸润10min，使PTFE膜获得充分的浸润效果，使浸润后的PTFE膜中的航空煤油的含量为总吸附量的81%，并且保持完全透明状态；
3）然后分别将步聚1）浸润后的PP膜与步聚2）浸润后的PTFE膜放置在恒温干燥箱中进行热压复合，复合温度为153℃，复合压力为0.23MPa，复合辊的转速为0.31m/min；
4）将步聚3）热压复合后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置在密闭洁净的恒温干燥箱中干燥，起始温度为65℃，以0.5℃/min升温速度，升至135℃，然后恒温100min；
5）随后将步聚4）干燥后的PP膜与PTFE膜的复合膜在多辊拉伸装置上进行拉伸，拉伸温度为75℃，拉伸比为2∶3；
6）接着将步聚5）拉伸后的PP膜与PTFE膜的复合膜放入到萃取槽中，以超临界CO2为萃取剂，萃取15min；
7）最后将步聚6）萃取完成后的PP膜与PTFE膜的复合膜由恒温干燥鼓风装置进行萃取后处理，鼓风干燥温度为105℃，鼓风进风风速为600rpm，鼓风干燥时间为35min，后裁剪成成品，制得表面改性的PP膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜。

Claims (1)

1.一种锂离子电池用PP膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法，
其特征在于该方法包括以下步骤：
1）将PP膜浸润在改性溶液中，浸润时间为15-100min，使PP膜获得充分的浸润效果，并浸润后的PP膜中的改性溶液的含量为总吸附量的15－53%；改性溶液为石蜡油、石油醚、矿物油、大豆油、棕榈油中的任意一种；
2）将PTFE膜浸润于改性溶液中，浸润时间为1-15min，使PTFE膜获得充分的浸润效果，浸润后的PTFE膜中的改性溶液的含量为总吸附量的50-85%，并且保持完全透明状态，改性溶液为汽油、航空煤油或者这两者混合溶液，混合溶液中，按重量百分比计，汽油含量为5-87%，航空煤油含量为13-95%；
3）将上述步骤1）浸润后的PP膜与步骤2）浸润后的PTFE膜置于恒温干燥箱中进行热压复合，复合温度控制在85-160℃，复合压力为0.1-7.5MPa，复合辊的转速为0.25-5.7m/min；
4）将上述步骤3）热压复合后的PP膜与PTFE膜的复合膜取出，在密闭洁净的恒温干燥箱中干燥，干燥起始温度控制在50-70℃，并以0.5℃/min升温速度，升至100－155℃，且恒温50-3000min；
5）将上述步骤4）干燥后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置于多辊拉伸装置上进行拉伸，拉伸温度为65-135℃，拉伸比为1∶1-1∶6；
6）、将上述步骤5）拉伸后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置于萃取装置中萃取，萃取时间为5-100min，萃取剂为超临界CO2；
7）、将上述步骤6）萃取完成之后的PP膜与PTFE膜的复合膜放置于恒温干燥鼓风装置中，进行萃取后处理，鼓风干燥温度85-125℃，鼓风进风风速为200－2000rpm，鼓风干燥时间为35-85min，最后裁剪成成品，即制得改性的PP膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜。
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