CN105655518B - 一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，包括如下步骤：1)将20‑60wt.％的成膜材料和40‑80wt.％的成孔剂通过双螺杆挤出机高温共混挤出，得到高温片；2)将步骤1)所述高温片通过急冷方式成型，得到冷却的基片；3)将步骤2)得到的基片预热后，进行双向拉伸，形成带有微孔结构的隔膜；4)将步骤3)得到的带有微孔结构的隔膜经过高温热定型后，得到产品多孔锂电池隔膜，并收卷装库。本发明的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺有益效果有：1)污染极低，形成的微孔结构均匀，各项指标满足锂电池隔膜性能的要求；2)产能大，成本低，一条线的产能是现有工艺方法产能的4～20倍；3)原材料便宜易得。
Description
技术领域
本发明涉及电池隔膜领域，特别是指应用于二次锂离子电池的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺。
背景技术
近年，锂离子电池在二次充电电池中的市场份额快速扩大，对上游材料的要求也越来越高，对电池隔膜的要求则是，进一步提高性能的一致性和逐步降低销售价格。而传统的干法拉伸隔膜，虽然在成本上有所降低，但一致性和超薄性比较差；传统的湿法拉伸隔膜，在性能一致性上有改善，但价格仍然居高不下。
发明内容
为了能更好地满足该领域市场的各项要求，本发明提出一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，解决目前锂电池隔膜制造工艺复杂、成本高、一致性差的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，包括如下步骤：
1)将20-60wt.％的成膜材料和40-80wt.％的成孔剂通过双螺杆挤出机高温共混挤出，得到高温片；
2)将步骤1)所述高温片通过急冷方式成型，得到冷却的基片；
3)将步骤2)得到的基片预热后，进行双向拉伸，形成带有微孔结构的隔膜；
4)将步骤3)得到的带有微孔结构的隔膜经过高温热定型后，得到产品多孔锂电池隔膜，并收卷装库。
进一步的，所述成膜材料为聚乙烯材料；所述成孔剂为塑化剂。
进一步的，所述聚乙烯材料为HDPE或UHMWPE；所述塑化剂为石油加氢轻馏分。
进一步的，所述HDPE的分子量为10-40万；UHMWPE的分子量为50-200万。
进一步的，所述步骤1)的双螺杆挤出机高温挤出温度为150-230℃。
进一步的，所述步骤2)的急冷方式为通过冷辊、冷液快速冷却成型，冷却温度从180℃以上冷却至10-80℃，冷却时间为5-40秒。
进一步的，所述冷辊为450-1000mm大直径金属辊，所述冷液为石油加氢轻馏分。
进一步的，所述步骤3)的预热温度为50-100℃；所述步骤4)的高温热定型温度为120-130℃，时间为5-200秒。
进一步的，所述双向拉伸的方式为先通过辊速比设置进行纵向4～10倍拉伸，再通过夹子进行横向4～10倍拉伸；产线速度20～80m/min，宽度为4000～6000mm。
进一步的，所述双向拉伸的方式为通过机械夹子同步进行纵向和横向两个方向的拉伸，纵向延伸倍率为4～6倍、横向延伸倍率为4～10倍；产线速度20～80m/min，宽度为4000～6000mm。
在各工序进行合理的塑化剂挥发处理，进行拉伸后，塑化剂全部挥发干净，且经过热定型，形成的孔隙率在25％～60％之间，孔径大小在0.01～0.1um之间。挥发的塑化剂通过管道收集到焚烧炉进行燃烧，产生的热量提供给生产线使用，减少污染，降低成本。此工艺因为材料便宜、工艺简单、产能高，所以可以明显降低生产成本。
本发明的有益效果有：
1)污染极低，形成的微孔结构均匀，各项指标满足锂电池隔膜性能的要求；
2)产能大，成本低，一条线的产能是现有工艺方法产能的4～20倍；
3)原材料便宜易得。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，包括如下步骤：
1)将50wt.％分子量为10-40万的HDPE和50wt.％的石油加氢轻馏分通过双螺杆挤出机高温共混挤出，挤出温度为150-170℃，得到高温片；
2)将步骤1)所述高温片通过450mm直径金属辊的冷辊、石油加氢轻馏分的冷液快速冷却成型的急冷方式成型，冷却温度从150℃以上冷却至10℃以下，冷却时间为20秒，得到冷却的基片；
3)将步骤2)得到的基片以60℃预热后，进行双向拉伸，先通过辊速比设置进行纵向6.6倍拉伸，拉伸温度为108℃，定型温度65℃，产线速度为36m/min，冷却后经过干燥和65℃预热后，再通过夹子进行横向6倍拉伸，拉伸温度为90℃，拉伸过程塑化剂全部挥发完全并排至燃烧炉中进行燃烧，宽度为4000mm，形成带有微孔结构的隔膜；
4)将步骤3)得到的带有微孔结构的隔膜经过120℃的60秒高温热定型后，得到产品多孔锂电池隔膜，并收卷装库，收卷有效宽度达到3000mm，孔隙率为40％，孔径大小为0.05um。
本实施例的有益效果有：
1)污染极低，形成的微孔结构均匀，各项指标满足锂电池隔膜性能的要求；
2)产能大，成本低，一条线的产能是现有工艺方法产能的4～20倍；
3)原材料便宜易得。
实施例2
一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，包括如下步骤：
1)将60wt.％分子量为50-200万的UHMWPE和40wt.％的石油加氢轻馏分通过双螺杆挤出机高温共混挤出，挤出温度为180-200℃，得到高温片；
2)将步骤1)所述高温片通过1000mm直径金属辊的冷辊、石油加氢轻馏分的冷液快速冷却成型的急冷方式成型，冷却温度从180℃以上冷却至45℃以下，冷却时间为5秒，得到冷却的基片；
3)将步骤2)得到的基片以50℃预热后，进行双向拉伸，先通过辊速比设置进行纵向4倍拉伸，拉伸温度为110℃，定型温度65℃，产线速度为20m/min，冷却后经过干燥和85℃预热后，再通过夹子进行横向10倍拉伸，拉伸温度为95℃，拉伸过程塑化剂全部挥发完全并排至燃烧炉中进行燃烧，宽度为6000mm，形成带有微孔结构的隔膜；
4)将步骤3)得到的带有微孔结构的隔膜经过126℃的10秒高温热定型后，得到产品多孔锂电池隔膜，并收卷装库，收卷有效宽度达到5000mm，孔隙率为25％，孔径大小为0.01um。
本实施例的有益效果有：
1)污染极低，形成的微孔结构均匀，各项指标满足锂电池隔膜性能的要求；
2)产能大，成本低，一条线的产能是现有工艺方法产能的4～20倍；
3)原材料便宜易得。
实施例3
一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，包括如下步骤：
1)将20wt.％分子量为10-40万的HDPE和80wt.％的石油加氢轻馏分通过双螺杆挤出机高温共混挤出，挤出温度为210-230℃，得到高温片；
2)将步骤1)所述高温片通过700mm直径金属辊的冷辊、石油加氢轻馏分的冷液快速冷却成型的急冷方式成型，冷却温度从210℃以上冷却至80℃以下，冷却时间为40秒，得到冷却的基片；
3)将步骤2)得到的基片以80℃预热后，进行双向拉伸，通过机械夹子同步进行纵向和横向两个方向的拉伸，纵向延伸倍率为5倍、横向延伸倍率为7倍；产线速度80m/min，拉伸过程塑化剂全部挥发完全并排至燃烧炉中进行燃烧，宽度为5000mm，形成带有微孔结构的隔膜；
4)将步骤3)得到的带有微孔结构的隔膜经过130℃的200秒高温热定型后，得到产品多孔锂电池隔膜，并收卷装库，收卷有效宽度达到4000mm，孔隙率为60％，孔径大小为0.1um。
本实施例的有益效果有：
1)污染极低，形成的微孔结构均匀，各项指标满足锂电池隔膜性能的要求；
2)产能大，成本低，一条线的产能是现有工艺方法产能的4～20倍；
3)原材料便宜易得。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将20-60wt.％的成膜材料和40-80wt.％的成孔剂通过双螺杆挤出机高温共混挤出，得到高温片；
2)将步骤1)所述高温片通过急冷方式成型，得到冷却的基片；
3)将步骤2)得到的基片预热后，进行双向拉伸，成孔剂在拉伸后全部挥发干净，形成带有微孔结构的隔膜；
4)将步骤3)得到的带有微孔结构的隔膜经过高温热定型后，得到产品多孔锂电池隔膜，并收卷装库；
所述步骤2)的急冷方式为通过冷辊、冷液快速冷却成型，冷却温度从180℃以上冷却至10-80℃，冷却时间为5-40秒；
所述双向拉伸的方式为先通过辊速比设置进行纵向4～10倍拉伸，再通过夹子进行横向4～10倍拉伸；产线速度20～80m/min，宽度为4000～6000mm；
或者，所述双向拉伸的方式为通过机械夹子同步进行纵向和横向两个方向的拉伸，纵向延伸倍率为4～6倍、横向延伸倍率为4～10倍；产线速度20～80m/min，宽度为4000～600Omm；
所述步骤l)的双螺杆挤出机高温挤出温度为180-230℃，所述冷辊为450-100Omm大直径金属辊。
2.根据权利要求1所述的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述成膜材料为聚乙烯材料；所述成孔剂为塑化剂。
3.根据权利要求2所述的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述聚乙烯材料为HDPE或UHMWPE；所述塑化剂为石油加氢轻馏分。
4.根据权利要求3所述的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述HDPE的分子量为10-40万；UHMWPE的分子量为50-200万。
5.根据权利要求1所述的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述冷液为石油加氢轻馏分。
6.根据权利要求1所述的一种新型多孔锂电池隔膜的制备工艺，其特征在于：所述步骤3)的预热温度为50-100℃；所述步骤4)的高温热定型温度为120-130℃，时间为5-200秒。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190409 |