CN108127903B - 锂电池隔膜的双向热定型方法 - Google Patents

锂电池隔膜的双向热定型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂电池隔膜的双向热定型方法,包括如下步骤:提供半成品锂电池隔膜;将半成品锂电池隔膜预热处理;将半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理;将拉伸处理的半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型处理;将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜进行冷却处理。上述的锂电池隔膜的双向热定型方法,使其在物理环境几乎一致的封闭环境下实现的横向方向与纵向方向两方向的拉伸与收缩定型率分别与工艺设定值一致,且又在同一物理环境几乎一致的封闭环境下实现双向、双面同时冷却。它能够减小锂电池隔膜:表面及微孔结构的损害、横向方向上的特性与纵向方向上的特性间的差异以及热定型过程的综合能耗。

Description

锂电池隔膜的双向热定型方法
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜的热定型技术领域,特别是涉及一种锂电池隔膜的双向热定型方法。
背景技术
锂电池隔膜是一种具有微孔结构的薄膜。经过双向拉伸后形成有微孔结构的半成品锂电池隔膜,还需要在高温环境下进行热定型处理,以降低半成品锂电池隔膜的热收缩率,从而得到尺寸稳定的成品锂电池隔膜。传统地,通常在110℃~140℃温度环境下利用横拉烘箱将半成品锂电池隔膜把半成品锂电池隔膜先进行不大于20%的横向扩展再反向收缩约5%,然后再在敞开环境下通过加热/冷却机组重新对半成品锂电池隔膜进行加热后实现适当的纵向收缩处理。然而,热定型后的锂电池隔膜横向方向上的特性与纵向方向上的特性会有差异,且热定型过程的综合能耗较高。
发明内容
基于此,有必要克服现有技术的缺陷,提供一种锂电池隔膜的双向热定型方法,它能够减小锂电池隔膜横向方向上的特性与纵向方向上的特性间的差异大小,并且热定型过程的综合能耗降低。
其技术方案如下:一种锂电池隔膜的双向热定型方法,包括如下步骤:提供双向拉伸后的半成品锂电池隔膜;将所述半成品锂电池隔膜预热处理;将预热处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理;将拉伸处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型处理;将收缩定型处理的所述半成品锂电池隔膜进行冷却处理。
上述的锂电池隔膜的双向热定型方法,将形成微孔结构的半成品锂电池隔膜的横向方向上、纵向方向上在物理条件趋于一致的温度环境下进行同步收缩定型,使锂电池隔膜在横向方向与纵向方向两方向的物理特性更为精确的调整,同时有效保留了原微孔结构,使得热定型后得到的锂电池隔膜的横向方向上的特性与纵向方向上的特性间的差异减小。另外,无需如传统的对锂电池隔膜分别经过横拉烘箱及敞开式热辊机组的各两次加热和冷却过程,这样使得锂电池隔膜的热定型能耗大大降低。
进一步地,所述的锂电池隔膜的双向热定型方法还包括步骤:提供烘箱,其中,所述烘箱包括依次设置的预热区、拉伸区及收缩定型区;将所述半成品锂电池隔膜依次送入所述预热区、所述拉伸区及所述收缩定型区,在所述预热区进行预热处理,在所述拉伸区进行拉伸处理,在所述收缩定型区进行收缩定型处理。
进一步地,其中,所述烘箱还包括冷却区;所述半成品锂电池隔膜进行收缩定型处理之后还包括步骤:将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜送入所述冷却区,在所述冷却区内通过冷风机构对所述半成品锂电池隔膜进行冷却处理。
进一步地,其中,所述烘箱还包括设置在所述收缩定型区与所述冷却区之间的过渡区,所述过渡区中设置有风帘;所述半成品锂电池隔膜进入所述收缩定型区之后以及进入所述冷却区之前还包括步骤:将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜送入所述过渡区。
进一步地,所述烘箱内的预热区、拉伸区及收缩定型区的温度均控制为120℃~130℃。
进一步地,在所述预热区进行预热处理的时间为不少于5S;在所述拉伸区进行拉伸处理的时间为10S~16S;在所述收缩定型区进行收缩定型处理的时间为13S~20S;在所述冷却区进行冷却处理的时间为不少于10S。
进一步地,所述半成品锂电池隔膜在横向方向上的扩幅拉伸程度不大于20%。
进一步地,所述半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型的收缩定型程度不大于5%。
进一步地,将预热处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理时,同步地对预热处理的所述半成品锂电池隔膜在纵向方向上进行拉伸处理。
进一步地,在将所述半成品锂电池隔膜送入到所述烘箱之前还包括步骤:提供薄膜输送轨道装置,所述薄膜输送轨道装置的其中一部分链夹夹持住所述半成品锂电池隔膜的其中一侧,所述薄膜输送轨道装置的另一部分链夹夹持住所述半成品锂电池隔膜的另一侧;通过所述薄膜输送轨道装置将所述半成品锂电池隔膜送入到所述烘箱内;将预热处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理具体方法为:所述薄膜输送轨道装置控制其中一部分链夹和/或另一部分链夹在横向方向上背向运动;将拉伸处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型处理具体方法为:所述薄膜输送轨道装置控制其中一部分链夹和/或另一部分链夹在横向方向上、纵向方向上均相向运动。
附图说明
图1为锂电池隔膜的双向热定型方法的流程图;
图2为锂电池隔膜的双向热定型方法对锂电池隔膜热定型处理时的示意图。
附图标记:
10、半成品锂电池隔膜,20、预热区,30、拉伸区,40、收缩定型区,50、过渡区,60、冷却区,70、链夹。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
采用传统的锂电池隔膜热定型方式,锂电池隔膜的横向热定型方式与纵向热定型方式不相同也不同步,从而使得热定型后得到的锂电池隔膜的横向方向上的特性与纵向方向上的特性有差异。
在一个实施例中,请参阅图1及图2,一种锂电池隔膜的双向热定型方法,包括如下步骤:
S100、提供双向拉伸后的半成品锂电池隔膜10;
S110、将所述半成品锂电池隔膜10预热处理;
S120、将预热处理的所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上进行拉伸处理;
S130、将拉伸处理的所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型处理;
S140、将收缩定型处理的所述半成品锂电池隔膜10进行冷却处理。
上述的锂电池隔膜的双向热定型方法,将形成微孔结构的半成品锂电池隔膜10的横向方向上、纵向方向上在物理条件趋于一致的温度环境下进行同步收缩定型,使锂电池隔膜在横向方向与纵向方向两方向的物理特性更为精确的调整,同时有效保留了原微孔结构,使得热定型后得到的锂电池隔膜的横向方向上的特性与纵向方向上的特性间的差异减小。另外,无需如传统的对锂电池隔膜分别经过横拉烘箱及敞开式热辊机组的各两次加热和冷却过程,这样使得锂电池隔膜的热定型能耗大大降低。
进一步地,所述的锂电池隔膜的双向热定型方法还包括步骤:
提供烘箱(未示出),其中,所述烘箱包括依次设置的预热区20、拉伸区30及收缩定型区40;
将所述半成品锂电池隔膜10依次送入所述预热区20、所述拉伸区30及所述收缩定型区40,在所述预热区20进行预热处理,在所述拉伸区30进行拉伸处理,在所述收缩定型区40进行收缩定型处理。
如此,烘箱内的预热区20、拉伸区30及收缩定型区40的物理条件基本一致,将形成微孔结构的半成品锂电池隔膜10在物理条件趋于一致的温度环境下实现定向扩幅与同步收缩定型,使锂电池隔膜在横向方向与纵向方向两方向的物理特性更为精确调整,同时有效保留了原微孔结构。它能够减小锂电池隔膜:表面及微孔结构的损害、横向方向上的特性与纵向方向上的特性间的差异以及热定型过程的综合能耗。
更进一步地,所述烘箱还包括冷却区60。
S140步骤具体为:将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜10送入所述冷却区60,在所述冷却区60内通过冷风机构对所述半成品锂电池隔膜10进行冷却处理。如此,冷却区60设置在烘箱内,不仅能便于控制冷却区60的冷却温度,还使得成品锂电池隔膜的表面均匀性较好。另外,冷风机构的冷却风的温度、风压、风速易于控制且不受外部环境影响。
更进一步地,所述烘箱还包括设置在所述收缩定型区40与所述冷却区60之间的过渡区50,所述过渡区50中设置有风帘。所述半成品锂电池隔膜10进入所述收缩定型区40之后以及进入所述冷却区60之前还包括步骤:将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜10送入所述过渡区50。如此,过渡区50能够较好地将收缩定型区40的温度与冷却区60的温度相隔离,避免收缩定型区40的温度与冷却区60的温度相互影响,这样能便于控制冷却区60的冷却温度。
进一步地,所述烘箱内的预热区、拉伸区及收缩定型区的温度均控制为120℃~130℃。如此,能够便于对锂电池隔膜进行扩幅拉伸处理,也便于对锂电池隔膜进行收缩定型处理,锂电池隔膜表面均匀性较好。具体地,烘箱内的温度控制为125℃。
进一步地,在所述预热区20进行预热处理的时间为不少于5S;在所述拉伸区30进行拉伸处理的时间为10S~16S;在所述收缩定型区40进行收缩定型处理的时间为13S~20S;在所述冷却区60进行冷却处理的时间为不少于10S。
进一步地,步骤S120中,所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上的扩幅拉伸程度不大于20%。此外,进一步地,步骤S130中,所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型的收缩定型程度不大于5%。
如此,由上述的锂电池隔膜的双向热定型方法得到的成品锂电池隔膜,能有效释放应力,热稳定性较好,避免在出现较高温度下出现大幅收缩定型造成的电池极片外露而出现的短路风险。
在一个实施例中,将预热处理的所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上进行拉伸处理时,同步地对预热处理的所述半成品锂电池隔膜10在纵向方向上进行拉伸处理。如此,能有效释放应力,热稳定性较好,避免在出现较高温度下出现大幅收缩定型造成的电池极片外露而出现的短路风险。
在一个实施例中,在将所述半成品锂电池隔膜10送入到所述烘箱之前还包括步骤:
提供薄膜输送轨道装置(未示出),所述薄膜输送轨道装置的其中一部分链夹70夹持住所述半成品锂电池隔膜10的其中一侧,所述薄膜输送轨道装置的另一部分链夹70夹持住所述半成品锂电池隔膜10的另一侧;
通过所述薄膜输送轨道装置将所述半成品锂电池隔膜10送入到所述烘箱内;
将预热处理的所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上进行拉伸处理具体方法为:所述薄膜输送轨道装置控制其中一部分链夹70和/或另一部分链夹70在横向方向上背向运动;
将拉伸处理的所述半成品锂电池隔膜10在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型处理具体方法为:所述薄膜输送轨道装置控制其中一部分链夹70和/或另一部分链夹70在横向方向上、纵向方向上均相向运动。
如此,无需如传统的金属辊筒来拉伸锂电池隔膜,而是由薄膜输送轨道装置的链夹70来带动锂电池隔膜拉伸或收缩定型动作,实现了无接触的热定型工艺流程,避免了挤压、划伤现象,且密闭环境有助于洁净度的保证。另外,运行能耗相对减少,装置结构相对简单,投资成本降低。其次,与传统开放式金属导辊的单面接触热传递相比,还可以对锂电池隔膜的正反面同时加热或冷却。上述纵向方向指的是锂电池隔膜的长度方向,也就是锂电池隔膜在烘箱中的输送方向(如图2中箭头所示);上述横向方向则指的是锂电池隔膜的宽度方向,其与纵向方向相互垂直。
上述实施例中所涉及的各工艺温度均是可以基于目前大量采用的以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基材的锂电池隔膜材料的塑化温度特性来设定。对于其它高分子材料,如:聚丙烯(PP)或将来有可能产生它们的高分子复合材料,其工艺温度将根据其塑化温度特性适当作调整。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供双向拉伸后的半成品锂电池隔膜;
将所述半成品锂电池隔膜预热处理;
将预热处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理;
将拉伸处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上在物理条件趋于一致的温度环境下同步进行收缩定型处理;
将收缩定型处理的所述半成品锂电池隔膜进行冷却处理。
2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,还包括步骤:
提供烘箱,其中,所述烘箱包括依次设置的预热区、拉伸区及收缩定型区;
将所述半成品锂电池隔膜依次送入所述预热区、所述拉伸区及所述收缩定型区,在所述预热区进行预热处理,在所述拉伸区进行拉伸处理,在所述收缩定型区进行收缩定型处理。
3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,
其中,所述烘箱还包括冷却区;
所述半成品锂电池隔膜进行收缩定型处理之后还包括步骤:
将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜送入所述冷却区,在所述冷却区内通过冷风机构对所述半成品锂电池隔膜进行冷却处理。
4.根据权利要求3所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,
其中,所述烘箱还包括设置在所述收缩定型区与所述冷却区之间的过渡区,所述过渡区中设置有风帘;
所述半成品锂电池隔膜进入所述收缩定型区之后以及进入所述冷却区之前还包括步骤:将收缩定型处理的半成品锂电池隔膜送入所述过渡区。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,所述烘箱内的预热区、拉伸区及收缩定型区的温度均控制为120℃~130℃。
6.根据权利要求3或4所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,在所述预热区进行预热处理的时间为不少于5S;在所述拉伸区进行拉伸处理的时间为10S~16S;在所述收缩定型区进行收缩定型处理的时间为13S~20S;在所述冷却区进行冷却处理的时间为不少于10S。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,所述半成品锂电池隔膜在横向方向上的扩幅拉伸程度不大于20%。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,所述半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型的收缩定型程度不大于5%。
9.根据权利要求1至4任意一项所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,将预热处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理时,同步地对预热处理的所述半成品锂电池隔膜在纵向方向上进行拉伸处理。
10.根据权利要求2至4任意一项所述的锂电池隔膜的双向热定型方法,其特征在于,
在将所述半成品锂电池隔膜送入到所述烘箱之前还包括步骤:
提供薄膜输送轨道装置,所述薄膜输送轨道装置的其中一部分链夹夹持住所述半成品锂电池隔膜的其中一侧,所述薄膜输送轨道装置的另一部分链夹夹持住所述半成品锂电池隔膜的另一侧;
通过所述薄膜输送轨道装置将所述半成品锂电池隔膜送入到所述烘箱内;
将预热处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上进行拉伸处理具体方法为:所述薄膜输送轨道装置控制其中一部分链夹和/或另一部分链夹在横向方向上背向运动;
将拉伸处理的所述半成品锂电池隔膜在横向方向上、纵向方向上同步进行收缩定型处理具体方法为:所述薄膜输送轨道装置控制其中一部分链夹和/或另一部分链夹在横向方向上、纵向方向上均相向运动。
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