CN106784550A - 一种高耐热性的聚合物复合隔膜及其制备方法 - Google Patents
一种高耐热性的聚合物复合隔膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高耐热性的聚合物复合隔膜及其制备方法。该复合隔膜由聚（4‑甲基‑1‑戊烯）、胶黏剂和成孔剂组成的浆料涂覆在聚烯烃隔膜上而构成，所述浆料中聚（4‑甲基‑1‑戊烯）、胶黏剂和成孔剂的质量百分比分别为5%～15%、1%～7%和0.1%～5%。其制备方法包括如下步骤：（1）25～50℃的密闭环境下将聚4‑甲基戊烯粉体加入溶剂中搅拌20～40min至完全溶解，得到混合物I；（2）在混合物I中加入胶黏剂，并搅拌20～40min至混合均匀，得到混合物P；（3）在混合物P中加入成孔剂，搅拌20～40min，然后静置脱泡30～60min，并冷却至室温，得到浆料；（4）将浆料涂覆在聚烯烃隔膜上干燥、溶剂回收。本发明制备的隔膜耐热性好，热收缩低，加工简单，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体为一种高耐热性的聚合物复合隔膜及其制备方法。
背景技术
锂离子电池隔膜作为隔断阴极与阳极物理接触，防止两极接触而短路的一种材料，是锂离子电池的一个重要组成部分。目前，商品化的锂离子电池的隔膜以聚烯烃(PP、PE)单层膜或者多层膜为主,其具有较好耐化学腐蚀性、较高的机械强度、较好的离子通过性等,但聚烯烃基隔膜的熔点一般在170℃以下，高温下变形严重。热收缩性能较差，致使锂电池的安全使用存在一定的局限性。
从锂电池使用的安全性考虑，电池企业纷纷将目光投向了隔膜涂覆改性这一领域,生产复合的锂电池隔膜，即使聚烯烃隔膜发生热收缩变形甚至融化，涂层也能保持原有的形状，有效的防止锂电池正负极大面积接触，同时还能改善隔膜的表面张力，提高隔膜与极片的粘结力，提高隔膜的吸液保液能力。
聚(4-甲基-1-戊烯)，商业名为TPX，是一种具有立体等规结构的结晶型聚合物，Natta于1956年首次合成。TPX是迄今为止密度最小的热塑性塑料，密度为0.83g/cm3，主要特点有：耐热性好，维卡软化点195℃左右，熔点高达240℃，耐环境和耐化学性能好，力学性能出色，能够满足目前对膜材料在苛刻条件下使用的需要。
发明内容
本发明旨在克服现有的技术缺陷，提供一种高耐热性的聚合物复合隔膜及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术措施实现的：
一种高耐热性的聚合物复合隔膜由聚(4-甲基-1-戊烯)、胶黏剂和成孔剂组成的浆料涂覆在聚烯烃隔膜上而构成，所述浆料中聚(4-甲基-1-戊烯)、胶黏剂和成孔剂的质量百分比分别为5％～15％、1％～7％和0.1％～5％。
所述聚烯烃隔膜为聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合多孔膜，聚烯烃隔膜厚度为5μm～35μm，孔隙率为35％～65％，平均孔径为0.01μm～1μm；
所述胶黏剂为聚氨酯类、聚丙烯酸酯类中的至少一种；
所述成孔剂为异丙醇、碳酸二甲酯中的一种或两种；
所述聚(4-甲基-1-戊烯)分子量为100000-600000；
所述聚(4-甲基-1-戊烯)结晶度为25-50％；
一种高耐热性、低水分的聚合物复合隔膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在25～50℃的密闭环境下将聚(4-甲基-1-戊烯)粉体加入溶剂中搅拌20～40min至完全溶解，得到混合物I；
(2)在同样的温度和环境下向混合物I中加入胶黏剂，并搅拌20～40min至混合均匀，得到混合物P；
(3)在混合物P中加入成孔剂，搅拌20～40min，然后静置脱泡30～60min，并冷却至室温，得到浆料；
(4)将浆料涂覆在聚烯烃隔膜上，然后干燥、溶剂回收，其中涂覆速度为5m/min～40m/min，热风温度为40℃～80℃。
步骤(1)中所用溶剂为丙酮、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的至少一种。
本发明的优点：
1、本发明以多孔PP、PE或PE/PP/PE膜为基膜，以聚(4-甲基-1-戊烯)为聚合物浆料，使用胶黏剂将聚(4-甲基-1-戊烯)涂覆与基膜粘结起来，成孔剂让聚(4-甲基-1-戊烯)涂层产生孔隙,不至于隔断微孔；在多孔膜涂覆一层聚合物，提高了电极与隔膜之间粘结力，使电池加工变得更方便；
2、多孔膜涂覆完聚(4-甲基-1-戊烯)聚合物后其穿刺强度、热收缩等都有所提高，增加了电池的安全性；
3、涂覆后的高性能复合隔膜的重量和厚度都增加很少，有利于提高电池的体积能量比。
附图说明
图1实施例1和对比例1电解液吸液保液性能比较。
具体实施方式
以下结合具体的实施例和附图来对本发明的内容进一步说明，但是本发明的保护范围并不仅仅局限于实施例所描述的内容。
实施例1
将5份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在87.9份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入7份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入0.1份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PE基膜上，PE膜的孔隙率44％，平均孔径50nm，基膜厚度12μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用60℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例2
将10份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在83份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入4份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入3份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PE基膜上，PE膜的孔隙率44％，平均孔径50nm，基膜厚度12μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用60℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例3
将12份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在83份三氯甲烷中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入2份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入3份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PE基膜上，PE膜的孔隙率44％，平均孔径50nm，基膜厚度12μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用60℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例4
将15份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在79份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入1份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入5份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PE基膜上，PE膜的孔隙率44％，平均孔径50nm，基膜厚度12μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用60℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例5
将7份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在89份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入2份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入2份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PE基膜上，PE膜的孔隙率44％，平均孔径40nm，基膜厚度12μm，双层涂覆，每面涂层厚度均为1μm，涂布速度为20m/min，用60℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例6
将10份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在85份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入2份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入3份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PP基膜上，PP膜的孔隙率45％，平均孔径30nm，基膜厚度20μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用70℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例7
将7份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在86份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入4份聚氨酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入3份异丙醇搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PP基膜上，PP膜的孔隙率45％，平均孔径30nm，基膜厚度20μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用70℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
实施例8
将8份聚(4-甲基-1-戊烯)溶解在88份丙酮中，在密封条件、液体温度25℃的条件下搅拌40min，等TPX完全溶解，加入2份聚丙烯酸酯类胶黏剂，继续搅拌30min，随后加入2份碳酸二甲酯搅拌30min使浆料混合均匀，然后静置脱泡30min并冷却至室温。将上述溶胶浆料涂覆在PP基膜上，PP膜的孔隙率45％，平均孔径30nm，基膜厚度20μm，单层涂覆，涂层厚度1μm，涂布速度为25m/min，用70℃热风干燥得到高性能聚合物涂覆隔膜。
对比例1
上述未涂覆的PE膜。
对比例2
上述未涂覆的PP膜。
将实施例1～8制备的高耐热性的聚合物复合隔膜和对比例1、2的PE膜、PP膜进行性能测试，测试方法如下：
厚度：检测仪器为德国Mahr—C1216测厚仪；
透气度：用透气度检测仪测定，在12.2英寸油柱压力下100ml空气通过1平方英寸产品所需的时间；
热收缩检测为涂覆膜在恒温烘箱内进行105℃/1h的烘烤，测量其在MD方向上的收缩率，其中MD为纵向方向。
结果如表1所示：
表1：不同配比浓度下的聚(4-甲基-1-戊烯)涂覆隔膜性能的影响
由表1可以看出,涂覆完聚(4-甲基-1-戊烯)的隔膜其热稳定性有明显改善,厚度基本增加很少,平均1μm左右，且涂覆聚(4-甲基-1-戊烯)后的隔膜与电极之间的粘结力有很大的增加，便于电池加工，不过胶黏剂比例较大时其透气度增加较多。
另外，由图1可知，复合隔膜对电解液的浸润性明显提高，其保持电解液的能力也得到提高。对于其它相似的实施例，都有这种类似的改善效果。
根据实施案例的提示，该领域内的技术人员可以做适当修改，故本发明不仅仅局限于上述具体案例，凡以本发明所述特征或原理做的等效变化或修饰，均应该属于本发明权利的要求范围之类。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，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 (8)
1.一种高耐热性的聚合物复合隔膜，其特征在于，所述隔膜由聚（4-甲基-1-戊烯）、胶黏剂和成孔剂组成的浆料涂覆在聚烯烃隔膜上而构成，所述浆料中聚（4-甲基-1-戊烯）、胶黏剂和成孔剂的质量百分比分别为5%～15%、1%～7%和0.1%～5%。
2.根据权利要求1所述的一种高耐热性的聚合物复合隔膜，其特征在于，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合多孔膜，聚烯烃隔膜厚度为5μm～35μm，孔隙率为35％～65％，平均孔径为0.01μm～1μm。
3.根据权利要求1所述的一种高耐热性的聚合物复合隔膜，其特征在于，所述胶黏剂为聚氨酯类、聚丙烯酸酯类中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高耐热性的聚合物复合隔膜，其特征在于，所述成孔剂为异丙醇、碳酸二甲酯中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种高耐热性的聚合物复合隔膜，其特征在于，所述聚（4-甲基-1-戊烯）分子量为100000-600000。
6.根据权利要求1所述的一种高耐热性的聚合物复合隔膜，其特征在于，所述聚（4-甲基-1-戊烯）结晶度为25-50%。
7.一种权利要求1～6任一项所述的高耐热性的聚合物复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在25～50℃的密闭环境下将聚（4-甲基-1-戊烯）粉体加入溶剂中搅拌20～40min至完全溶解，得到混合物I；
（2）在同样的温度和环境下向混合物I中加入胶黏剂，并搅拌20～40min至混合均匀，得到混合物P；
（3）在混合物P中加入成孔剂，搅拌20～40min，然后静置脱泡30～60min，并冷却至室温，得到浆料；
（4）将浆料涂覆在聚烯烃隔膜上，然后干燥、溶剂回收，其中涂覆速度为5m/min～40m/min，热风温度为40℃～80℃。
8.根据权利要求7所述的一种高耐热性的聚合物复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）和（4）所述溶剂为丙酮、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107579192A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-01-12 | 广东工业大学 | 一种三层复合微孔隔膜及其制备方法 |
| CN107623097A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-01-23 | 广东工业大学 | 一种三层复合微孔隔膜及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1158104A (zh) * | 1994-09-20 | 1997-08-27 | 埃克森化学专利公司 | 微孔膜/无纺复合材料 |
| CN102077404A (zh) * | 2008-06-25 | 2011-05-25 | 日立麦克赛尔株式会社 | 锂离子二次电池 |
| US20110159364A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-30 | Nishinaka Shumpei | Nonaqueous electrolyte secondary battery and electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| CN104393217A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-03-04 | 佛山荷韵特种材料有限公司 | 一种叠涂复合锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN105140451A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-12-09 | 佛山荷韵特种材料有限公司 | 一种锂离子电池隔膜及其制备方法 |
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2016
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1158104A (zh) * | 1994-09-20 | 1997-08-27 | 埃克森化学专利公司 | 微孔膜/无纺复合材料 |
| CN102077404A (zh) * | 2008-06-25 | 2011-05-25 | 日立麦克赛尔株式会社 | 锂离子二次电池 |
| US20110159364A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-30 | Nishinaka Shumpei | Nonaqueous electrolyte secondary battery and electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| CN104393217A (zh) * | 2014-10-20 | 2015-03-04 | 佛山荷韵特种材料有限公司 | 一种叠涂复合锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN105140451A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-12-09 | 佛山荷韵特种材料有限公司 | 一种锂离子电池隔膜及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107579192A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-01-12 | 广东工业大学 | 一种三层复合微孔隔膜及其制备方法 |
| CN107623097A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-01-23 | 广东工业大学 | 一种三层复合微孔隔膜及其制备方法 |
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