CN105355811B - 一种聚烯烃微孔膜、制备方法及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚烯烃微孔膜、制备方法及锂离子电池,所述微孔膜使骨架结构由聚丙烯和聚乙烯的两相连续相共同构成,其中,聚丙烯树脂的质量百分含量为50‑65%,聚乙烯树脂百分质量含量为35‑50%,且聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的特性粘度值为200ml/g‑1000 ml/g之间,二者的特性粘度差小于100 ml/g。所述微孔膜用于锂离子电池时,其安全窗口大,高温熔体完整性优良,可大大提高电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池用微孔膜材料,特别涉及一种锂离子电池用聚烯烃微孔膜。
背景技术
锂离子电池尤其是动力锂离子电池,除了要求隔膜具有优异的机械强度与透过性等常规物理性能之外,从电池的安全角度考虑,还要求隔膜具有加大的安全窗口与良好的耐热性能。
当电池内部因过度充电等而过热时,隔膜熔融形成覆盖电极的皮膜,微孔闭合从而阻断电流以确保电池的安全性。此温度称为隔膜的“闭孔温度”。闭孔温度越低,电池越安全。当电池内部持续高温达到一定程度,发生了熔融闭孔后的隔膜不能再保持其原有的形状而发生破裂,该温度称作“破膜温度”。破膜温度越高电池相对越安全。隔膜的破膜温度与闭孔温度的差值称作“安全窗口”。该安全窗口越大,电池的安全性越高。
耐热性能是指隔膜在熔融后仍需要维持其形状,保持正负电极间的绝缘。因此高温时的熔融完整性也是检验隔膜性能优劣的重要技术指标。美国规格UL1642(锂电池标准)规定了在150oC烘箱中保存10分钟的电池安全评价标准。为达到此标准,优选隔膜在断路无孔化之后,在150oC最好接近160oC时隔膜仍然要维持隔膜的形状而不发生破膜,所以更应优选在此高温下强度优良的隔膜。
一直以来,聚乙烯微孔膜被广泛应用于锂离子电池当中。之所以主要使用聚乙烯微孔膜,是因为在130-140℃时可以发生熔融闭孔,从而使电流断路。因此,聚乙烯是非常合适的。但是,聚乙烯熔解后有机械强度降低的倾向,无法继续保持电极间的绝缘,因而电池安全性无法保证。
聚丙烯微孔膜的熔点比聚乙烯高,在更高的温度下仍然能够保持形状的完整性,因此在高温时可以持续阻止电池正负极短路,满足电池高温时的安全需求。但是,由于不具备在较低温度时的闭孔功能,无法保证电池全面的安全性能。
因此,在将聚烯烃微孔膜作为锂离子电池用隔膜使用的情况下,为了在具有低温闭孔功能的同时具有高的破膜温度以及高温熔融完整性,采用的方法是将聚乙烯和聚丙烯树脂同时应用于微孔膜,做法之一是将熔点高的聚丙烯混合到聚乙烯中,或者尝试使用聚乙烯微孔膜和聚丙烯微孔膜的复合层。比如三层PP/PE/PP复合隔膜,采用将三层独立的PP微孔膜和PE微孔膜复合在一起的办法,使之具有低的闭孔温度和高的破膜温度,以及高温时良好的熔融完整性。但是,该种隔膜厚度较厚,一般在30μm以上,不能满足锂离子电池高容量化和轻便性的发展要求。中国专利CN92109189.3公开的隔膜中,其在主要基材聚乙烯树脂中掺杂了部分聚丙烯树脂,目的也是提高隔膜的安全性能,但是其中所含聚丙烯树脂含量为5-45%,最好是7-35%。该发明中公开的内容包括当混合树脂中聚丙烯的含量超过45%时,与安全性能有关的微孔消失,温度上升,同时难以得到均匀膜,使得其强度降低。此外,该共混物为聚乙烯单相连续结构,聚丙烯以“岛型”结构分散在聚乙烯的连续相之间,无法形成连续的聚丙烯骨架结构,因而在高温时不能保持熔体完整性,破膜温度较低,安全性能提升有限。另外,在对其隔膜产品进行DSC热力学分析时,只在140℃附近存在一个明显的聚乙烯主峰,而160℃附近的峰很不明显。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种聚烯烃微孔膜,它具有聚丙烯和聚乙烯的双连续相结构,其闭孔温度小于140℃,破膜温度大于155℃,且厚度为5-30微米。
本发明的另一目的是提供这种聚烯烃微孔膜的制备方法。
本发明的第三个目的是提供采用这种聚烯烃微孔膜的锂离子电池。
解决上述问题的技术方案是:
一种聚烯烃微孔膜,所述微孔膜使骨架结构由聚丙烯和聚乙烯的两相连续相共同构成,其中,聚丙烯树脂的质量百分含量为50-65%,聚乙烯树脂百分质量含量为35-50%,且聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的特性粘度值为200ml/g-1000 ml/g之间,并且二者的特性粘度差小于100 ml/g。
上述聚烯烃微孔膜,所述微孔膜的闭孔温度小于140℃,破膜温度大于155℃。
上述聚烯烃微孔膜,所述微孔膜的厚度为5~30μm,孔隙率35~50%,透气度为50~350s/100ml,刺穿强度4~10N/20μm。
一种制备上述聚烯烃微孔膜的方法,采用如下步骤:
a.聚烯烃母粒的制备:
将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂按比例加入双螺杆挤出机内,温度160-230℃下进行熔融混炼,挤出,重复1-5次,得到聚烯烃母粒;
b.含油厚片的制备:
将聚烯烃母粒和成孔剂按照30-50:50-70的质量份数比由不同的喂料口加入双螺杆挤出机,在180-260℃熔融混炼,由模头挤出后冷却降温至40-90℃,螺杆转速为200-300rpm,制成含油厚片;
c.对含油厚片进行双向拉伸,得到含油薄膜;
d.萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜;
e.进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
实现本发明第三个目的的一种锂离子电池,它使用如上所述的聚烯烃微孔膜。
采用本发明的技术方案所带来的有益效果是:
(1)在微孔膜中包含聚丙烯树脂和聚乙烯树脂,形成以聚丙烯树脂为主连续相、聚乙烯树脂为次连续相的双连续相结构。聚丙烯树脂质量百分含量占50-65%,起到微孔膜骨架的作用,可有效提高微孔膜的破膜温度和高温熔体完整性;聚乙烯树质量百分含量占35-50%,可以保证膜的闭孔功能。同时上述比例范围在制备微孔膜过程中,在聚乙烯中形成数量充足的微孔,使膜的孔隙率适中,满足电池对隔膜透气性能的要求。
(2)本发明采用特定特性粘度及差值的聚丙烯树脂和聚乙烯树脂,其特性粘度值为200ml/g-1000 ml/g之间,并且二者的特性粘度差小于100 ml/g。不仅使混合树脂具有良好的加工性能,而且能形成均匀分散的共混物,有利于形成两相连续的双连续相结构。
(3)本发明的聚烯烃母粒的制造过程,可以进行一次、两次或两次以上连续再造粒,直至聚丙烯树脂和聚乙烯树脂分散均匀,有利于得到均匀的双连续相。
(4)本发明制备聚烯烃微孔膜的方法,为热致相分离法,首先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在双螺杆挤出机内混合制成母粒,一方面可以使聚丙烯和聚乙烯的分子链相互交缠形成两相连续结构,有利于在微孔膜中形成稳定的骨架结构;另一方面可以在随后的“热致相分离法”中使原料树脂与成孔剂的混合更加均匀,有利于成孔的均匀性。
(5)本发明通过双连续相设置,得到的聚烯烃微孔膜具有良好的机械性能、透气性能、低的闭孔温度和高的破膜温度。当应用于锂离子电池中,安全窗口大、耐热性好、高温时熔体完整性好,可大大提高电池的安全性能。
附图说明
图1为实施例1聚烯烃微孔膜的DSC图;
图2为对比例1聚烯烃微孔膜的DSC图;
图3为对比例2聚烯烃微孔膜的DSC图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面做进一步的阐述。
1.聚烯烃微孔膜
本发明的聚烯烃微孔膜,调整聚丙烯和聚乙烯的用量,同时优选聚丙烯的特性粘度为200ml/g-1000 ml/g之间,得到的聚烯烃微孔膜其骨架结构由聚丙烯和聚乙烯的两相连续相共同构成。其中,聚丙烯树脂为主连续相,其含量为50-65%;聚乙烯树脂为次连续相,其含量为35-50%。在本发明中,聚丙烯和聚乙烯形成相互缠绕的两相连续相,并以此作为微孔膜的骨架结构。因此即使电池的温度超过聚乙烯熔点时,其中的聚乙烯发生熔融闭孔,但由于高熔点聚丙烯的骨架支撑作用,微孔膜仍然具有高的强度而不会发生破膜。在采用DSC方法测试微孔膜的熔点在140℃附近有一个聚乙烯的熔融峰,而在160℃附近的有聚丙烯熔融峰,其峰的面积更大,说明了聚丙烯树脂的含量更高。
本发明的聚烯烃微孔膜,其中包含的聚丙烯树脂为主连续相,其含量为50-65%。在本发明中,聚丙烯树脂是以连续相方式与聚乙烯树脂交缠在一起,因此起到骨架的作用,在保证闭孔功能的同时,可有效提高微孔膜的破膜温度和高温熔体完整性。所述微孔膜的DSC图中有两个明显的熔融峰,其中一个在160℃附近,而另一个在140℃附近;当聚丙烯的含量低于50%时,不能形成高强度的微孔膜的骨架结构,当电池温度升高超过聚乙烯熔点时,熔体完整性将下降,破膜温度也会下降比较明显。当聚丙烯的含量超过65%时,虽然微孔膜的骨架结构使耐温性能上升,但是由于聚乙烯含量降低,微孔膜的孔隙率下降,不能保证微孔膜适中的透气性能,而且当温度达到聚乙烯熔点时,聚乙烯的孔即使完全闭合后,仍然会有漏电流发生。
本发明的聚烯烃微孔膜,其中包含的聚丙烯树脂的特性粘度为200ml/g-1000 ml/g之间。当低于200ml/g 时,作为骨架结构的聚丙烯树脂,其强度不能满足要求;当超出1000ml/g 后,由于粘度过大,其加工难度将增大。
本发明的聚烯烃微孔膜,其中包含的聚乙烯树脂为次连续相,其含量为35-50%,这样可以保证膜的闭孔功能,同时在利用“热致相分离法”制备微孔膜过程中,在聚乙烯中能形成数量充足的微孔,使膜的孔隙率适中,满足电池对隔膜透气性能的要求。当聚乙烯树脂含量低于35%时,将不能形成足够数量的微孔,膜的透气性差;当聚乙烯树脂含量高于50%时,微孔膜中聚丙烯的比例降低,不利于形成连续的、具有足够强度的骨架结构,膜的破膜温度降低,高温时的熔体完整性也将下降。
本发明的聚烯烃微孔膜,其中包含的聚乙烯树脂的特性粘度为200ml/g-1000 ml/g之间。当低于200ml/g 时,膜的强度将偏低,导致微孔膜性能的下降;当超出1000 ml/g后,不但闭孔温度会提高,而且加工性能劣化。
聚乙烯树脂和聚丙烯树脂特性粘度为200ml/g-1000 ml/g时,共混物加工性能好,得到的熔体强度适中,微孔膜的物化性能优异。如果树脂的特性粘度低于200ml/g时,由于熔体强度偏低,不能得到性能符合要求的微孔膜;而当特性粘度高于1000ml/g时,在挤出过程中挤出机的负荷因粘度过大而增加,使物料混合变得困难,并且挤出片材表面变得粗糙,同样不能得到性能良好的微孔膜。
本发明聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的特性粘度差小于100 ml/g,由于二者特性粘度值接近,根据相似相容原则,二者相容性好,能形成均匀的共混物。当两种树脂的特性粘度差大于100 ml/g,由于二者粘度差异较大,在挤出机内共混时,两种树脂之间发生层流,粘度较小的树脂层包裹住粘度较大的树脂层,形成”软包硬”或粒子迁移等流动分级现象,影响共混质量而无法得到均匀的共混物。
本发明的聚烯烃微孔膜,在DSC图中有两个明显的熔融峰,其中一个在160℃附近,而另一个在140℃附近;其闭孔温度在140℃以下,破膜温度在155℃以上,因此安全窗口大,高温时熔体完整性好,电池安全性能优良。
本发明的聚烯烃微孔膜,厚度为5~30μm。如果膜厚小于5μm,在制造电池时对外部应力的耐受性和电池充放电时生成的枝状晶体可能刺破隔膜而不能确保电池的安全性。如果膜厚大于30μm,则膜的透过性能将下降,且电池的厚度、重量将增大。
本发明的聚烯烃微孔膜,孔隙率为30~50%。孔隙率小于30%时,膜的透过性能较差,内阻升高,电池特性会因此而劣化。如果高于50%,膜的机械强度会下降,而且发生电池内部短路的几率增加,无法保证电池的安全性。
本发明的聚烯烃微孔膜,透气度为50~350s/100ml。透气度大于350s/100ml,则透过性能不佳,膜的电性能会因此劣化。透气度小于50s/100ml,由于膜的孔隙过大可能发生短路,电池的安全性将下降。
本发明的聚烯烃微孔膜,刺穿强度在4~10N/20μm,以保证电池在制造和使用过程中对可能出现的外部冲击具有较高的耐受性,从而可以确保电池的安全性。
总的来说,本发明所述聚烯烃微孔膜,在DSC图中有两个明显的熔融峰,其中一个在160℃附近,而另一个在140℃附近;其闭孔温度在140℃以下,破膜温度在155℃以上,因此安全窗口大,高温时熔体完整性好,电池安全性能优良。所述微孔膜厚度为5~30μm,孔隙率35~50%,透气度为50~350s/100ml,刺穿强度4~10N/20μm。
2.聚烯烃微孔膜的制备方法
2.1对原材料及工艺参数的说明
本发明为了充分发挥聚乙烯树脂和聚丙烯树脂的性能优势,采用预先共混的方式将两种不同的聚烯烃树脂混合在一起,既能形成均匀的共混物,又能取得优异的共混性能。
为了得到相容性良好的共混物,根据相似相容原则,本发明选择粘度值接近的聚丙烯树脂和聚乙烯树脂来共混。本发明采用的聚乙烯树脂和聚丙烯树脂,其特性粘度值均为200ml/g-1000 ml/g之间,并且二者的特性粘度差小于100 ml/g。
本发明对所采用的双螺杆挤出机制备聚烯烃母粒的工艺没有特别限制,可以进行一次或两次或两次以上造粒,最终使聚丙烯树脂和聚乙烯树脂分散均匀,形成两相连续相结构。
本发明对在母粒制造和铸片过程中所采用的添加剂如抗氧剂、交联剂、成核剂、热稳定剂、润滑剂等没有特别限制。通常使用的添加剂均可被采用。
本发明对所采用的成孔剂没有特别限制,通常是液体石蜡、固体石蜡、邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁脂等对聚烯烃树脂具有成孔作用的溶剂。成孔剂可以单一使用,也可以采用两种以上组合使用。优选液体石蜡和邻苯二甲酸二辛脂。
本发明对所采用的萃取剂没有特别限制,通常为二氯甲烷、正庚烷或正葵烷、乙醇等。优选二氯甲烷。
本发明对所采用的双螺杆挤出机熔融混炼聚烯烃母粒和成孔剂的工艺没有特别限制,通过调整喂料量、螺杆转速、熔体泵转速、混炼温度、冷却辊温度等工艺参数,最终使聚烯烃树脂与成孔剂混炼均匀。
本发明对所采用的双向拉伸工艺没有特别限制,可以是同步双向拉伸,也可以是分步双向拉伸,同时对拉伸倍率、拉伸温度等也没有特别的限制,最终使含油厚片符合要求变成薄膜。
本发明对制备过程所采用的萃取工艺、热定型工艺等没有特别限制,对其工艺参数如萃取温度、萃取车速、热定型温度、热定型车速以及风温、风量、风压等也没有特别限制,均可以被采用。
2.2 聚烯烃微孔膜的制备方法
由于通常情况下,聚丙烯树脂和聚乙烯树脂无论是在分子量大小、粘度、形态、密度、粒度等各方面都有很大差别。共混物的结构形态是决定共混物性能的最基本因素之一,根据二者共混的方式和组成比例不同,当共混物的两个组分中有一个是连续相而另一个为分散相时,形成单相连续结构,非连续相以“海岛”式结构分散在连续相中。而当共混物两相都是连续相时,可以形成相互贯通的交联网络结构。如果按照常规生产隔膜的工艺直接将这聚丙烯树脂和聚乙烯树脂与成孔剂加入到双螺杆挤出机进行共混,其共混物形成“海岛”式结构,无法保证二者的分子链相互缠绕形成均匀的两相连续相。由于聚丙烯没有形成连续相,在高温时对隔膜的支撑作用无法实现,这样的隔膜破膜温度不高,熔体完整性差。
本发明制备聚烯烃微孔膜的方法,首先将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂在双螺杆挤出机内混合制成母粒,一方面可以使聚丙烯和聚乙烯的分子链相互交缠形成两相连续相,有利于在微孔膜中形成稳定的骨架结构;另一方面可以在随后的“热致相分离法”中使原料树脂与成孔剂混合得更加均匀,也有利于成孔的均匀性。因此,本发明的微孔膜破膜温度高,而且即使在高温下仍然具有良好的熔体完整性。
另外根据生产工艺及稳定性的需要,可以适量加入添加剂,如交联剂、成核剂、抗氧剂、抗静电剂、润滑剂以及紫外吸收剂等。
本发明的聚烯烃母粒,其制造方法是:将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂加入双螺杆挤出机中,高温下充分混炼均匀后进行挤出造粒,得到聚烯烃母粒。其中,混炼温度为180-260℃,螺杆转速为200-300rpm。
本发明为了得到聚丙烯和聚乙烯的两相连续结构,除了采用上述特定特性粘度及差值的聚丙烯树脂和聚乙烯树脂外,在聚烯烃母粒的制造过程,还需要采用一次、两次或两次以上连续造粒,直至聚丙烯树脂和聚乙烯树脂形成均匀的共混物。本发明优选两次以上连续造粒。共混物是否分散均匀可以通过超薄切片的电子显微镜照片来判断。
本发明所述的聚烯烃微孔膜的制备方法,所述含油厚片的制备方法如下:将聚烯烃母粒与成孔剂从不同喂料口加入双螺杆挤出机中,在温度160-230℃下熔融混合均匀,经由模头挤出,利用冷却辊使膜冷却固化,得到含油厚片。
上述含油厚片的制备方法,在厚片中各物质的含量分别为:聚烯烃母粒为30-50%;成孔剂50-70%。
本发明所述的聚烯烃微孔膜制备方法,所述对含油厚片进行拉伸、萃取、干燥、热定型等处理,可采用现有技术中已公开的任何方法来实现,本发明不作特别限制。
根据本发明的制备方法得到的聚烯烃微孔膜,厚度为5~30μm,孔隙率35~50%,透气度为50~350s/100ml,刺穿强度4~10N/20μm。所述微孔膜的DSC图中有两个明显的熔融峰,其中一个在160℃附近,而另一个在140℃附近;其闭孔温度在140℃以下,破膜温度在155℃以上,因此安全窗口大,高温时熔体完整性好,电池安全性能优良。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
a.聚烯烃母粒的制备:
将特性粘度为560ml/g的聚丙烯树脂和特性粘度为480ml/g的聚乙烯树脂加入双螺杆挤出机内,220℃下进行熔融混炼,挤出后造粒。经两次连续造粒后,得到聚烯烃母粒备用。其中,聚丙烯树脂占总量的65%,聚乙烯树脂占总量的35%。
b.含油厚片的制备:
将聚烯烃母粒和液体石蜡由不同的喂料口加入到双螺杆挤出机内于215℃熔融混炼,由模头挤出后用40℃冷却辊降温,使发生相分离制成含油厚片。其中,母粒占含油厚片总重的40%,液体石蜡占含油厚片总重的60%。
c.对含油厚片在130℃下进行5×5倍的双向拉伸,得到含油薄膜。
d.用二氯甲烷萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜。
e. 将上述薄膜125℃在进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
在所述微孔膜的DSC图中可以看到有两个明显的熔融峰,其中一个在160℃附近,而另一个在140℃附近。见图1。微孔膜其他性能见表1。
实施例2
a.聚烯烃母粒的制备:
将特性粘度为900ml/g的聚丙烯树脂和特性粘度为1000ml/g的聚乙烯树脂加入双螺杆挤出机内,260℃下进行熔融混炼,挤出后造粒。经三次连续造粒后,得聚烯烃母粒,备用。其中,聚丙烯树脂占总量的50%,聚乙烯树脂占总量的50%。
b.含油厚片的制备:
将聚烯烃母粒和液体石蜡由不同的喂料口加入到双螺杆挤出机内于220℃熔融混炼,由模头挤出后用60℃冷却辊降温,使发生相分离制成含油厚片。其中,母粒占含油厚片总重的30%,液体石蜡占含油厚片总重的70%。
c.对含油厚片在128℃下进行7×5倍的双向拉伸,得到含油薄膜。
d.用二氯甲烷萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜。
e. 将上述薄膜130℃在进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
产品性能见表1。
实施例3
a.聚烯烃母粒的制备:
将特性粘度为200ml/g的聚丙烯树脂和特性粘度为300ml/g的聚乙烯树脂加入双螺杆挤出机内,180℃下进行熔融混炼,挤出后造粒得聚烯烃母粒,备用。其中,聚丙烯树脂占总量的60%,聚乙烯树脂占总量的40%。
b.含油厚片的制备:
将聚烯烃母粒和液体石蜡由不同的喂料口加入到双螺杆挤出机内于215℃熔融混炼,由模头挤出后用40℃冷却辊降温,使发生相分离制成含油厚片。其中,母粒占含油厚片总重的50%,液体石蜡占含油厚片总重的50%。
c.对含油厚片在122℃下进行5×5倍的双向拉伸,得到含油薄膜。
d.用二氯甲烷萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜。
e. 将上述薄膜128℃在进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
产品性能见表1。
对比例1
a.聚烯烃母粒的制备:
将特性粘度为560ml/g的聚丙烯树脂和特性粘度为1000ml/g的聚乙烯树脂加入双螺杆挤出机内,240℃下进行熔融混炼,挤出后造粒得聚烯烃母粒,备用。其中,聚丙烯树脂占总量的20%,聚乙烯树脂占总量的80%。
b.含油厚片的制备:
将聚烯烃母粒和液体石蜡由不同的喂料口加入到双螺杆挤出机内于220℃熔融混炼,由模头挤出后用50℃冷却辊降温,使发生相分离制成含油厚片。其中,母粒占含油厚片总重的30%,液体石蜡占含油厚片总重的70%。
c.对含油厚片在125℃下进行5×5倍的双向拉伸,得到含油薄膜。
d.用二氯甲烷萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜。
e. 将上述薄膜130℃在进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
在所述微孔膜的DSC图中可以看到有两个熔融峰,其中一个在140℃附近是主峰,而另一个在160℃附近很不明显。见图2。微孔膜其他性能见表1。
对比例2
a. 含油厚片的制备:
将特性粘度为900ml/g的聚丙烯树脂和特性粘度为480ml/g的聚乙烯树脂和液体石蜡由不同的喂料口加入到双螺杆挤出机内,于220℃熔融混炼,由模头挤出后用40℃冷却辊降温,使发生相分离制成含油厚片。其中,聚丙烯树脂占树脂总量的10%,聚乙烯树脂占树脂总量的90%,液体石蜡占含油厚片总重的70%。
b.对含油厚片在125℃下进行5×5倍的双向拉伸,得到含油薄膜。
c.用二氯甲烷萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜。
d. 将上述薄膜130℃在进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
在所述微孔膜的DSC图中可以看到有两个熔融峰,其中一个在140℃附近是主峰,而另一个在160℃附近很不明显。见图3。微孔膜其他性能见表1。
尽管出于描述的目的公开了本发明的优选实施方式,但本领域的技术人员应当理解可以进行各种改进、添加和替换,而不会脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神。
表一 微孔膜物化性能测试结果
有关隔膜性能的测试方法如下:
1. 熔点:利用差示扫描量热法(DSC),采用GB/T19466-2004标准测试。
2. 闭孔温度:采用GB/T12027-2004标准测试。
3. 破膜温度:采用GB/T19466-2004标准测试。
4. 厚度:采用GB/T 6672-2001标准进行测试。
5. 孔隙率:采用体积密度法计算。从微孔膜上裁取100mm*100mm见方的试样,测定其实际质量W1,并根据树脂组合物的密度及厚度,计算孔隙率为0%时的质量W0,由此计算出孔隙率:孔隙率=(W0-W1)/W0*100
6. 透气度:采用透气性测试仪按照ISO5636-5:2003标准,在25℃空气氛围中测定。
7. 刺穿强度:采用GB/T21302-2007标准,将直径为1.0mm、曲率半径为0.5mm的针尖安装在万能拉力机中,在23℃以50mm/min的速度刺穿隔膜的同时测定其强度。
8. 特性粘度 :对于原料聚烯烃树脂,按照GB/T 1632.3-2010规定的方法,在135℃时用十氢化蔡溶液测定。
Claims (3)
1.一种聚烯烃微孔膜的制备方法,其特征在于,所述微孔膜使骨架结构由聚丙烯和聚乙烯的两相连续相共同构成,其中,聚丙烯树脂的质量百分含量为50-65%,聚乙烯树脂百分质量含量为35-50%,且聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的特性粘度值为200ml/g-1000ml/g之间,二者的特性粘度差小于100ml/g;
所述微孔膜的厚度为5~30μm,孔隙率35~50%,透气度为50~350s/100ml,刺穿强度4~10N/20μm;
制备按如下步骤进行:
a.聚烯烃母粒的制备:
将聚丙烯树脂和聚乙烯树脂按比例加入双螺杆挤出机内,温度160-230℃下进行熔融混炼,挤出,重复1-5次,得到聚烯烃母粒;
b.含油厚片的制备:
将聚烯烃母粒和成孔剂按照30-50:50-70的质量份数比由不同的喂料口加入双螺杆挤出机,在180-260℃熔融混炼,由模头挤出后冷却降温至40-90℃,螺杆转速为200-300rpm,制成含油厚片;
c.对含油厚片进行双向拉伸,得到含油薄膜;
d.萃取含油薄膜中的成孔剂,得到具有微孔结构的薄膜;
e.进行热定型处理,得到聚烯烃微孔膜。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃微孔膜制备方法,其特征在于,所述微孔膜的闭孔温度小于140℃,破膜温度大于155℃。
3.一种锂离子电池,其特征在于,使用如权利要求1-2任一项制备的聚烯烃微孔膜。
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