CN105591056B - 一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

隔膜的一致性主要包括隔膜厚度一致性及成孔一致性，而目前国内的隔膜热处理工艺均为将流延膜收卷后再进行烘箱式热处理，不但热处理时间长而且很不均匀，严重影响了隔膜制造成本及隔膜成孔的一致性。因此提高隔膜热处理一致性进而提高隔膜成孔均匀性具有重要的意义。本发明提供一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜及其制备方法，采用此方法的生产设备/工艺技术简单、成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环节，能够高效连续地大规模生产，无需单独采用热处理烘箱进行长时间的退火处理。所制备的各种规格干法单向拉伸隔膜的成本较低，透气极差≤70s。

Description

一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜及其制备方法
技术领域
本发明属于锂电池干法单向拉伸隔膜的制备领域，特别涉及一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜及其制备方法。
背景技术
锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，决定了电池的界面结构、内阻等，其性能的差异直接影响了锂离子电池的电化学性能及性能的一致性。一致性好的隔膜可以提高电池的一致性，而这对于延长电池的使用寿命、提高电池的安全性能具有重要的意义。
隔膜的一致性主要包括隔膜厚度一致性及成孔一致性。而目前国内的隔膜热处理工艺均为将流延膜收卷后再进行烘箱式热处理，不但热处理时间长而且很不均匀，严重影响了隔膜制造成本及隔膜成孔的一致性。因此提高隔膜热处理一致性进而提高隔膜成孔均匀性具有重要的意义。
发明内容
本发明采用干法单向拉伸制备成孔均匀的聚烯烃隔膜。采用此方法的生产设备/工艺技术简单、成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环节，能够高效连续地大规模生产，无需单独采用热处理烘箱进行长时间的退火处理。所制备的各种规格干法单向拉伸隔膜的成本较低，透气极差≤70s。
本发明的目的在于提供一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜的制备方法。
本发明的上述技术目的可以通过以下技术方案实现：
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜；
b、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜；
所述a步骤中，挤出机工作温度在170～250℃，模头设定温度在180～240℃，冷却辊温度设定在50～120℃，定型辊温度为100～160℃；
所述b步骤中，拉伸速度为1.0m/min～8.0m/min，倍率为1.5～3.0倍，温度为120～160℃；高温定型温度为150～160℃，高温定型时间为1～4min。
上述步骤中制备成孔均匀的干法单向拉伸隔膜的关键在于控制挤出机温度、模头温度、退火条件。
优选地，挤出机工作温度为190～210℃。
优选地，模头温度为185～205℃。
优选地，冷却辊温度设定在60～100℃。
优选地，定型辊温度为130～155℃。
优选地，所述b步骤中，拉伸速度为3.0m/min～5.0m/min，倍率为1.8～2.2，温度为130～150℃。
所述聚烯烃材料包括：聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯晴、聚4-甲基戊烯等，作为优选采用平均分子量为2×106～5×106，熔融指数为0.5～5.0g/10min的聚丙烯。
本发明所制备的锂电池隔膜，厚度为12μm～60μm，透气极差≤70s。
本发明具有以下优点：
(1)本发明生产设备/工艺技术成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环节，能够高效连续地大规模生产。
(2)生产效率提高，生产成本降低，退火均匀性好，无需长时间的退火处理。
(3)所制备的干法单向拉伸隔膜成孔均匀性好，透气极差≤70s。
附图说明
图1实施例1扫描电镜图
图2实施例2扫描电镜图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
制备高成孔均匀的干法单向拉伸隔膜步骤如下：
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊退火得到聚烯烃基膜，收成卷状。
b、单向拉伸：将退火处理后的聚丙烯基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到高成孔均匀的干法单向拉伸隔膜。
其中，所述步骤a收成卷状长度优选为500～1000m，因为收成卷状过短影响生产效率，收成卷状过长则不利于后面步骤b中的退火处理时的散热，影响聚丙烯片晶结构的完善。
上述步骤中制备成孔均匀的干法单向拉伸隔膜的关键在于控制挤出机温度、模头温度、退火条件。
所述聚烯烃材料包括：聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯晴、聚4-甲基戊烯等，作为优选采用平均分子量为2×106～5×106，熔融指数为0.5～5.0g/10min的聚丙烯。
所述a步骤中，挤出机工作温度在170～250℃，模头设定温度在180～240℃，冷却辊温度设定在50～120℃，定型辊温度为100～160℃，作为优选，挤出机工作温度为190～230℃，模头温度为180～205℃，冷却辊温度设定在60～100℃，定型辊温度为130～155℃。
所述b步骤中，拉伸速度为1.0m/min～8.0m/min，倍率为1.5～3，温度为120～160℃，高温定型温度设定在150～160℃，高温定型时间设定在1～4min。
实施例1
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜；
b、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜；
所述a步骤中，挤出机工作温度在170℃，模头设定温度在180℃，冷却辊温度设定在50℃，定型辊温度为100℃；
所述b步骤中，拉伸速度为1.0m/min，倍率为1.5倍，温度为120℃；高温定型温度为150℃，高温定型时间为1min。
实施例2
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜；
b、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜；
所述a步骤中，挤出机工作温度在250℃，模头设定温度在240℃，冷却辊温度设定在120℃，定型辊温度为160℃；
所述b步骤中，拉伸速度为8.0m/min，倍率为3.0倍，温度为160℃；高温定型温度160℃，高温定型时间为4min。
实施例3
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜；
b、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜；
所述a步骤中，挤出机工作温度在190℃，模头设定温度在185℃，冷却辊温度设定在60℃，定型辊温度为130℃；
所述b步骤中，拉伸速度为3.0m/min，倍率为1.8倍，温度为130℃；高温定型温度160℃，高温定型时间为2min。
实施例4
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜；
b、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜；
所述a步骤中，挤出机工作温度在210℃，模头设定温度在205℃，冷却辊温度设定在100℃，定型辊温度为155℃；
所述b步骤中，拉伸速度为5.0m/min，倍率为2.2倍，温度为150℃；高温定型温度160℃，高温定型时间为3min。
实施例5
将聚丙烯颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体，然后从模头挤出，经急冷辊铸片成29.5μm的片材聚丙烯基膜，收成卷状，长度在1000m，挤出机工作温度为200℃，模头设定温度为195℃，冷却辊设定温度为85℃，定型辊温度为130℃；将退火处理后的聚烯烃基膜经1.5倍的145℃热态拉伸，156℃的高温定型2min，冷却后即可得到25μm干法单向隔膜。
实施例6
将聚丙烯颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体，然后从模头挤出，经急冷辊铸片成19.2μm的片材聚丙烯基膜，收成卷状，长度在1000m，挤出机工作温度为201℃，模头设定温度为198℃，冷却辊设定温度为80℃，定型辊温度为150℃；将退火处理后的聚烯烃基膜经3倍的145℃热态拉伸，156.5℃的高温定型1.5min，冷却后即可得到16μm干法单向隔膜。
对比例1
将聚丙烯颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体，然后从模头挤出，经急冷辊铸片成29.5μm的片材聚丙烯基膜，收成卷状，长度在1000m，挤出机工作温度为200℃，模头设定温度为195℃，冷却辊设定温度为85℃；将成卷的基膜放入烘箱内，进行145℃、12h的退火处理；将退火处理后的聚烯烃基膜经2倍的145℃热态拉伸，156℃的高温定型2min，冷却后即可得到25μm干法单向隔膜。
表1实施例5和6制备样品性能参数
测试项目 例实施5(25μm) 实施6(16μm) 对比例1(25u)
透气率极差 65s 40s 120s
孔隙率(％) 52 51 50
拉伸强度(MPA) 180 185 170
穿刺强度(g) 520 370 530
120℃/1h纵向热收缩率(％) 3.0 3.7 3.5
对比例2
参照实施例3制备方法，其中上述步骤中制备成孔均匀的干法单向拉伸隔膜的挤出机温度和模头温度所制备样品性能参数如下表2所示：
表2不同挤出机温度和模头温度制备样品性能参数
挤出机温度 模头温度 120℃/1h纵向热收缩率(％) 拉伸强度(MPA) 穿刺强度(g)
170℃ 180℃ 3.7 190 400
180℃ 185℃ 3.3 182 360
190℃ 190℃ 3.2 185 375
200℃ 200℃ 3.1 178 394
210℃ 205℃ 3.0 190 410
220℃ 210℃ 3.1 191 402
230℃ 220℃ 3.2 180 389
240℃ 230℃ 3.3 190 378
250℃ 240℃ 3.2 185 340
根据上表2可知，本发明优选的，挤出机工作温度为190～210℃，模头温度为185～205℃，所制备的干法单向拉伸隔膜，具有纵向热收缩率小，拉伸强度和穿刺强度高等显著进步。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种成孔均匀的干法单向拉伸隔膜制备方法，包括以下步骤：
a、铸片：将聚烯烃颗粒通过挤出机塑化形成聚烯烃熔体，然后从模头低温挤出，冷却辊铸片，经定型辊定型退火后得到片状聚烯烃基膜；
b、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经拉伸、高温定型、冷却后即可得到成孔均匀的干法单向拉伸隔膜；
其特征在于：
所述a步骤中，挤出机工作温度在190～210℃，模头设定温度在185～205℃，冷却辊温度设定在60～100℃，定型辊温度为130～155℃；
所述b步骤中，拉伸速度为3.0m/min～5.0m/min，倍率为1.8～2.2倍，温度为130～150℃；高温定型温度为150～160℃，高温定型时间为1～4min，
所述聚烯烃材料采用平均分子量为2×106～5×106，熔融指数为0.5～5.0g/10min的聚丙烯，
所制备的锂电池隔膜厚度为12μm～60μm。
2.一种权利要求1所述方法制备成孔均匀的干法单向拉伸隔膜，其特征在于，所制备的锂电池隔膜透气极差为≤70s。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107088368B (zh) * 2017-06-13 2019-09-13 深圳市星源材质科技股份有限公司 一种结构均匀、高透气性过滤用微孔膜及其制备方法
CN108305980B (zh) * 2018-01-09 2021-04-20 深圳中兴新材技术股份有限公司 一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法
CN109817866B (zh) * 2018-12-29 2022-10-04 深圳中兴新材技术股份有限公司 聚烯烃微孔膜制备方法和装置
CN109968622B (zh) * 2019-03-25 2021-02-26 成都新柯力化工科技有限公司 一种清洁型螺杆挤出制备锂电池聚合物电解质膜的方法
CN114899550A (zh) * 2022-02-26 2022-08-12 武汉惠强新能源材料科技有限公司 一种纵向高屈服强度干法单拉隔膜的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102320133A (zh) * 2011-05-18 2012-01-18 新乡市中科科技有限公司 一种聚烯烃电池隔膜及其制备方法
CN103618055A (zh) * 2013-11-12 2014-03-05 厦门聚微材料科技有限公司 一种聚烯烃锂离子电池隔膜制备方法
CN105140448A (zh) * 2015-08-12 2015-12-09 埃力生亚太有限公司 锂离子电池隔膜及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102320133A (zh) * 2011-05-18 2012-01-18 新乡市中科科技有限公司 一种聚烯烃电池隔膜及其制备方法
CN103618055A (zh) * 2013-11-12 2014-03-05 厦门聚微材料科技有限公司 一种聚烯烃锂离子电池隔膜制备方法
CN105140448A (zh) * 2015-08-12 2015-12-09 埃力生亚太有限公司 锂离子电池隔膜及其制备方法

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