CN105161655A - 一种耐热性锂离子电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种耐热性锂离子电池隔膜及其制备方法 Download PDF

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王永国
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Abstract

本发明公开了一种具有高耐热性的锂离子电池隔膜，其由聚烯烃树脂和耐热树脂制成。本发明还公开了利用该原料加工具有高耐热性的锂离子电池隔膜的方法，包括如下步骤：步骤1：将聚烯烃树脂、耐热树脂与其它添加剂通过搅拌混料机搅拌均匀，得到混合物Ⅰ；步骤2：将混合物Ⅰ加入到挤出流延系统中进行铸片，制备前驱体膜；步骤3：将所得前驱体膜放入恒温烘箱中进行退火处理；步骤4：将退火后的前驱体膜进行纵向拉伸，制备出具有微孔结构的隔膜。本发明制备的隔膜耐热性好、成本低，加工工序简单。

Description

一种耐热性锂离子电池隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池，尤其是涉及一种具有高耐热性的锂离子电池隔膜及一种加工工序简单的隔膜制备方法。
背景技术
由于锂离子电池具有单体电压高、比能量高和自放电小等优点，因此被广泛应用于数码产品、电动工具和电动汽车等领域。目前商业化的锂离子电池的隔膜绝大部分是采用PP或PE为原料，通过单向或双向拉伸制备而成。然而由于聚烯烃材料耐热性差，对锂离子电池的安全性造成一定的影响，而这也在一定程度上制约了相关行业的发展。
发明内容
为克服聚烯烃，特别是聚丙烯和聚乙烯锂离子电池隔膜耐热性差的缺点，提供一种具有高耐热性锂离子电池隔膜，本发明的另一目的是提供一种加工工序简单的隔膜制备方法。
本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种耐热性锂离子电池隔膜，含有聚烯烃树脂和耐热树脂，其重量份数为：
聚烯烃树脂50～95份，
耐热树脂5～50份。
聚烯烃树脂优选为70～90份，所述耐热树脂优选为10～30份。
所述耐热树脂为聚4-甲基-1-戊稀、聚对二甲苯、聚芳醚、聚芳酯、芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹啉、聚吡咯、石墨型梯形聚合物、喹啉类梯形聚合物、酚醛树脂或环氧树脂，以及主链含硅、磷或硼的有机聚合物。
其中，作为一种优选方式，所述耐热树脂优选为聚4-甲基-1-戊稀。聚4-甲基-1-戊稀是一种高结晶透明塑料，熔点为220-240℃，维卡软化点为160-170℃，180℃下能够使用100小时，具有很好的耐热性，且其熔体流动性好，粘度低，易于加工。与其它耐热树脂，其有益效果尤其显著。而且目前尚未有聚4-甲基-1-戊稀应用于锂离子电池隔膜的相关专利。
作为一种优选方式，还包括抗氧剂，包括抗氧剂1010、抗氧剂168等，其重量份数为0.1～0.5份。
本发明还公开了一种高耐热性锂离子电池隔膜制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将聚烯烃树脂、爽滑剂与抗氧剂通过搅拌混料机搅拌均匀，得到混合物Ⅰ；其中，搅拌混料机的搅拌速度为500～6000rpm，搅拌时间为10～40min；
步骤2：将混合物Ⅰ加入到挤出流延系统中进行铸片，制备前驱体膜；其中，挤出机的温度为180～240℃，模头温度为185～235℃，流延辊温度为30～120℃，制备的前驱体膜厚度为10～40μm；
步骤3：将所得前驱体膜放入恒温烘箱中进行退火处理；其中，烘箱的温度为100～155℃，退火时间为10～700分钟；
步骤4：将退火后的前驱体膜复合成多层后进行纵向拉伸，制备出具有微孔结构的隔膜；其中，拉伸温度为100～155℃，拉伸倍率为1.2～3.0倍。
作为一种优选方式，所述步骤1中搅拌混料机的搅拌速度为1000～6000rpm，搅拌时间为20～40min。
作为一种优选方式，所述步骤2中挤出机的温度优选为200～230℃；模头温度为优选为200～220℃；流延辊温度优选为60～110℃。
作为一种优选方式，所述步骤3中烘箱的温度为120～155℃，退火时间为200～700分钟。
作为一种优选方式，所述步骤4中拉伸温度为120～155℃，拉伸倍率为1.5～3.0倍。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
通过本原料加工的隔膜耐热性好，本方法具有工序简单的优点。尤其，聚4-甲基-1-戊稀具有很好的耐热性，且其熔体流动性好，粘度低，易于加工。与其它耐热树脂，其有益效果尤其显著。另外，本发明的烯烃树脂50～90份和耐热树脂10～50份的重量份数范围制备的锂离子电池隔膜，具有力学强度大，使用寿命长等显著进步。尤其优选范围烯烃树脂70～90份和耐热树脂10～30份，有益效果更为显著。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明，并不限于本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体情况做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
以下实施例中，聚丙烯树脂采用一种薄膜级高等规聚丙烯，熔融指数为5.0g/10min(2.16kg)，等规度为95％，密度0.91g/cm3。制备流延膜时的其它助剂，抗氧剂1010的添加量为0.2％。
实施例1
准确称量聚丙烯：80kg，抗氧剂1010：0.2kg，耐热树脂聚对二甲苯：20kg。通过流延系统铸片制备前驱体膜A，挤出机温度：230℃，模头温度：215℃，流延辊温度：60℃，模头开度：1.0mm，流延膜厚度：18.5um，收卷长度：1000m。
将前驱体膜A放入恒温烘箱进行热处理，热处理温度：130℃，热处理时间：5小时。
将经过热处理的前驱体膜A进行拉伸，制备得到锂离子电池隔膜，拉伸倍率：2.2倍，拉伸温度120℃，定型温度140℃。
实施例2
准确称量聚丙烯：50kg，抗氧剂1010：0.2kg，耐热树脂聚4-甲基-1-戊稀：50kg。通过流延系统铸片制备前驱体膜B，挤出机温度：230℃，模头温度：215℃，流延辊温度：60℃，模头开度：1.0mm，流延膜厚度：18.5um，收卷长度：1000m。
将前驱体膜B放入恒温烘箱进行热处理，热处理温度：130℃，热处理时间：5小时。
将经过热处理的前驱体膜B进行拉伸，制备得到锂离子电池隔膜，拉伸倍率：2.2倍，拉伸温度120℃，定型温度140℃。
实施例3
准确称量聚丙烯：95kg，抗氧剂1010：0.2kg，耐热树脂芳香族聚酰胺：5kg。通过流延系统铸片制备前驱体膜B，挤出机温度：230℃，模头温度：215℃，流延辊温度：60℃，模头开度：1.0mm，流延膜厚度：18.5um，收卷长度：1000m。
将前驱体膜B放入恒温烘箱进行热处理，热处理温度：130℃，热处理时间：5小时。
将经过热处理的前驱体膜B进行拉伸，制备得到锂离子电池隔膜，拉伸倍率：2.2倍，拉伸温度120℃，定型温度140℃。
实施例4
准确称量聚丙烯：50kg，抗氧剂1010：0.2kg，耐热树脂聚苯并咪唑：50kg。通过流延系统铸片制备前驱体膜B，挤出机温度：240℃，模头温度：230℃，流延辊温度：110℃，模头开度：1.0mm，流延膜厚度：18.5um，收卷长度：1000m。
将前驱体膜B放入恒温烘箱进行热处理，热处理温度：140℃，热处理时间：9小时。
将经过热处理的前驱体膜B进行拉伸，制备得到锂离子电池隔膜，拉伸倍率：3.0倍，拉伸温度155℃。
实施例5
准确称量聚丙烯：50kg，抗氧剂1010：0.2kg，耐热树脂酚醛树脂：50kg。通过流延系统铸片制备前驱体膜B，挤出机温度：200℃，模头温度：190℃，流延辊温度：50℃，模头开度：1.0mm，流延膜厚度：18.5um，收卷长度：1000m。
将前驱体膜B放入恒温烘箱进行热处理，热处理温度：110℃，热处理时间：1.5小时。
将经过热处理的前驱体膜B进行拉伸，制备得到锂离子电池隔膜，拉伸倍率：1.5倍，拉伸温度100℃。
对比例1
使用聚丙烯树脂，通过流延系统铸片制备前驱体膜D，挤出机温度：230℃，模头温度：215℃，流延辊温度：60℃，模头开度：1.0mm，流延膜厚度：18.5um，收卷长度：1000m。
将前驱体膜D放入恒温烘箱进行热处理，热处理温度：130℃，热处理时间：5小时。
将经过热处理的前驱体膜D进行拉伸，制备得到锂离子电池隔膜，拉伸倍率：2.2倍，拉伸温度120℃，定型温度140℃。
为了检验所制备锂离子电池隔膜的耐热效果，对其进行了热收缩测定，结果如表1所示：
表1不同条件下的耐热情况
实验条件 150℃/半小时 105℃/1小时
实施例1 8.9％ 2.1％
实施例2 6.4％ 1.1％
实施例3 13.4％ 2.9％
实施例4 7.2％ 1.1％
实施例5 8.1％ 1.3％
对比例1 18.7％ 3.7％
对比例2
采用实施例1步骤制备，其中聚烯烃树脂和耐热树脂重量份数，及测试结果如下表2和表3所示：
表2
表3
序号 穿刺强度(g) 使用寿命(1C/1C-LiCoO2/C保持80％容量)
1 250 982小时
2 275 1065小时
3 286 1100小时
4 305 1232小时
5 320 1321小时
6 310 1287小时
7 290 1054小时
8 288 912小时
其中，MD为MachineDirection，即纵向拉伸强度；TD为TransverseDirection，即横向拉伸强度。由表2和表3可知，本发明的烯烃树脂50～90份和耐热树脂10～50份的重量份数范围所制备的锂离子电池隔膜，具有力学强度大，使用寿命长等显著进步。尤其优选范围烯烃树脂70～90份和耐热树脂10～30份，有益效果更为显著。
上述描述仅是对本发明的部分实施例进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐热性的锂离子电池隔膜，其特征在于：含有聚烯烃树脂和耐热树脂，其重量份数：
聚烯烃树脂50～95份
耐热树脂5～50份。
2.根据权利要求1所述电池隔膜，其特征在于：所述聚烯烃树脂优选为70～90份，所述耐热树脂优选为10～30份。
3.根据权利要求1或2所述电池隔膜，其特征在于：所述耐热树脂为聚4-甲基-1-戊稀、聚对二甲苯、聚芳醚、聚芳酯、芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹啉、聚吡咯、石墨型梯形聚合物、喹啉类梯形聚合物、酚醛树脂或环氧树脂，以及主链含硅、磷或硼的有机聚合物。
4.根据权利要求1或2所述电池隔膜，其特征在于：所述耐热树脂优选为聚4-甲基-1-戊稀。
5.根据权利要求1或2所述电池隔膜，其特征在于：还包括抗氧剂，抗氧剂1010或抗氧剂168，其重量份数为0.1-0.5份。
6.一种耐热性的锂离子电池隔膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将聚烯烃树脂、爽滑剂与抗氧剂通过搅拌混料机搅拌均匀，得到混合物Ⅰ；其中，搅拌混料机的搅拌速度为500～6000rpm，搅拌时间为10～40min；
步骤2：将混合物Ⅰ加入到挤出流延系统中进行铸片，制备前驱体膜；其中，挤出机的温度为180～240℃，模头温度为185～235℃，流延辊温度为30～120℃，制备的前驱体膜厚度为10～40μm；
步骤3：将所得前驱体膜放入恒温烘箱中进行退火处理；其中，烘箱的温度为100～155℃，退火时间为10～700分钟；
步骤4：将退火后的前驱体膜复合成多层后进行纵向拉伸，制备出具有微孔结构的隔膜；其中，拉伸温度为100～155℃，拉伸倍率为1.2～3.0倍。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中搅拌混料机的搅拌速度为1000～6000rpm，搅拌时间为20～40min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中挤出机的温度优选为200～230℃；模头温度为优选为200～220℃；流延辊温度优选为60～110℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3烘箱的温度为120～155℃，退火时间为200～700分钟。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤4中拉伸温度为120～155℃，拉伸倍率为1.5～3.0倍。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105647032A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 深圳市星源材质科技股份有限公司 一种聚4-甲基-1-戊烯锂离子电池隔膜及其制备方法
CN105968696A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 江苏深苏电子科技有限公司 一种锂离子电池电解质膜的制备方法
CN109860481A (zh) * 2019-01-07 2019-06-07 常州大学 一种pp/pa66复合电池隔膜的制备方法
CN111864161A (zh) * 2020-06-15 2020-10-30 泰州衡川新能源材料科技有限公司 一种SiO2掺杂的隔膜加工工艺
CN112670663A (zh) * 2020-12-22 2021-04-16 河北金力新能源科技股份有限公司 一种耐热型锂电池隔膜及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101125933A (zh) * 2007-09-18 2008-02-20 佛山塑料集团股份有限公司 一种塑料薄膜及其制造方法
CN103094514A (zh) * 2011-11-03 2013-05-08 温朝亮 一种锂离子电池用隔膜及其制备方法
WO2013119056A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-15 Sk Innovation Co., Ltd. Microporous polyolefin composite film having excellent heat resistance and thermal stability and method for manufacturing the same
CN103633272A (zh) * 2013-12-10 2014-03-12 深圳市星源材质科技有限公司 一种微孔隔膜的制备方法及微孔隔膜
CN103996814A (zh) * 2014-06-04 2014-08-20 深圳市星源材质科技股份有限公司 热收缩率低的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN104157813A (zh) * 2014-08-06 2014-11-19 深圳市星源材质科技股份有限公司 摩擦系数小的隔膜的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101125933A (zh) * 2007-09-18 2008-02-20 佛山塑料集团股份有限公司 一种塑料薄膜及其制造方法
CN103094514A (zh) * 2011-11-03 2013-05-08 温朝亮 一种锂离子电池用隔膜及其制备方法
WO2013119056A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-15 Sk Innovation Co., Ltd. Microporous polyolefin composite film having excellent heat resistance and thermal stability and method for manufacturing the same
CN103633272A (zh) * 2013-12-10 2014-03-12 深圳市星源材质科技有限公司 一种微孔隔膜的制备方法及微孔隔膜
CN103996814A (zh) * 2014-06-04 2014-08-20 深圳市星源材质科技股份有限公司 热收缩率低的锂离子电池隔膜及其制备方法
CN104157813A (zh) * 2014-08-06 2014-11-19 深圳市星源材质科技股份有限公司 摩擦系数小的隔膜的制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105647032A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 深圳市星源材质科技股份有限公司 一种聚4-甲基-1-戊烯锂离子电池隔膜及其制备方法
CN105647032B (zh) * 2015-12-31 2018-09-18 深圳市星源材质科技股份有限公司 一种聚4-甲基-1-戊烯锂离子电池隔膜及其制备方法
CN105968696A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 江苏深苏电子科技有限公司 一种锂离子电池电解质膜的制备方法
CN109860481A (zh) * 2019-01-07 2019-06-07 常州大学 一种pp/pa66复合电池隔膜的制备方法
CN109860481B (zh) * 2019-01-07 2021-06-22 常州大学 一种pp/pa66复合电池隔膜的制备方法
CN111864161A (zh) * 2020-06-15 2020-10-30 泰州衡川新能源材料科技有限公司 一种SiO2掺杂的隔膜加工工艺
CN112670663A (zh) * 2020-12-22 2021-04-16 河北金力新能源科技股份有限公司 一种耐热型锂电池隔膜及其制备方法和应用

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