CN110003549A - 一种高强度的锂电池隔膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度的锂电池隔膜，涉及锂电池领域，主要解决传统的锂电池隔膜力学性能不甚理想的问题；该锂电池隔膜包括以下按照重量份的原料：聚乙烯32‑47份、凤尾兰提取液5‑11份、甘油3‑7份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5‑2.8份、润滑剂0.5‑1.2份、阻燃剂0.7‑1.5份。本发明采用合理的组分，在各组分的协同作用下，大大提升了隔膜的力学性能，有利于延长锂电池的使用寿命，提高使用的安全性，具有广阔的市场前景，值得推广使用。

Description

一种高强度的锂电池隔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池领域，具体是一种高强度的锂电池隔膜及其制备方法。
背景技术
锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。
对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用聚烯烃作为主要原料，但传统的锂电池隔膜虽然耐酸碱性较强，当时在力学强度上的表现往往不甚理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度的锂电池隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度的锂电池隔膜，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯32-47份、凤尾兰提取液5-11份、甘油3-7份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5-2.8份、润滑剂0.5-1.2份、阻燃剂0.7-1.5份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：聚乙烯37-42份、凤尾兰提取液7-9份、甘油4-6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.9-2.4份、润滑剂0.6-1.1份、阻燃剂0.8-1.4份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：聚乙烯39份、凤尾兰提取液8份、甘油5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2.2份、润滑剂0.8份、阻燃剂1.1份。
作为本发明再进一步的方案：所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
作为本发明再进一步的方案：所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸混合而成。
作为本发明再进一步的方案：所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比2:1混合而成。
作为本发明再进一步的方案：所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
所述高强度的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在105-127℃的温度下混合搅拌46-57min，然后升温至136-148℃，继续混合搅拌13-21min，得到改性聚乙烯；
2)合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在98-106℃的环境下超声处理7-12min，得到第一混合料；
3)在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置24-37min，得到第二混合料；
4)将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5)将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
所述高强度的锂电池隔膜在制备锂电池隔膜中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用合理的组分，在各组分的协同作用下，大大提升了隔膜的力学性能，有利于延长锂电池的使用寿命，提高使用的安全性，具有广阔的市场前景，值得推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度的锂电池隔膜，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯32份、凤尾兰提取液5份、甘油3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5份、润滑剂0.5份、阻燃剂0.7份。
所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比1：1混合而成。
所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
本实施例中，所述高强度的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在105℃的温度下混合搅拌46min，然后升温至136℃，继续混合搅拌13min，得到改性聚乙烯；
2)合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在98℃的环境下超声处理7min，得到第一混合料；
3)在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置24min，得到第二混合料；
4)将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5)将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
实施例2
一种高强度的锂电池隔膜，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯37份、凤尾兰提取液7份、甘油4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.9份、润滑剂0.6份、阻燃剂0.8份。
所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比2：3混合而成。
所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
本实施例中，所述高强度的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在116℃的温度下混合搅拌48min，然后升温至145℃，继续混合搅拌18min，得到改性聚乙烯；
2)合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在102℃的环境下超声处理9min，得到第一混合料；
3)在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置30min，得到第二混合料；
4)将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5)将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
实施例3
一种高强度的锂电池隔膜，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯39份、凤尾兰提取液8份、甘油5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2.2份、润滑剂0.8份、阻燃剂1.1份。
所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比2：1混合而成。
所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
本实施例中，所述高强度的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在122℃的温度下混合搅拌55min，然后升温至140℃，继续混合搅拌18min，得到改性聚乙烯；
2)合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在104℃的环境下超声处理11min，得到第一混合料；
3)在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置30min，得到第二混合料；
4)将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5)将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
实施例4
一种高强度的锂电池隔膜，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯42份、凤尾兰提取液9份、甘油6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2.4份、润滑剂1.1份、阻燃剂1.4份。
所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比3：2混合而成。
所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
本实施例中，所述高强度的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在122℃的温度下混合搅拌53min，然后升温至147℃，继续混合搅拌19min，得到改性聚乙烯；
2)合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在105℃的环境下超声处理9min，得到第一混合料；
3)在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置33min，得到第二混合料；
4)将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5)将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
实施例5
一种高强度的锂电池隔膜，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯47份、凤尾兰提取液11份、甘油7份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2.8份、润滑剂1.2份、阻燃剂1.5份。
所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比2：3混合而成。
所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
本实施例中，所述高强度的锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在127℃的温度下混合搅拌57min，然后升温至148℃，继续混合搅拌21min，得到改性聚乙烯；
2)合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在106℃的环境下超声处理12min，得到第一混合料；
3)在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置37min，得到第二混合料；
4)将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5)将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
对比例1：与实施例3相比，不含凤尾兰提取液，其他与实施例3相同。
对比例2：与实施例3相比，不含甘油，其他与实施例3相同。
对比例3：与实施例3相比，不含凤尾兰提取液和甘油，其他与实施例3相同。
性能试验
将实施例1-5和对比例1-3所对应的隔膜进行性能测试，测试结果见下表
组别/项目 拉伸强度MPa 拉伸模量MPa
实施例1 27 179
实施例2 25 180
实施例3 28 186
实施例4 28 177
实施例5 26 181
对比例1 15 155
对比例2 18 163
对比例3 11 131
从上表中实施例1-5所对应的数据可以看出，采用本发明的母料制得的电池隔膜具备优异的力学性能，同时结合实施例1-5和对比例1-3的数据可以看出，本发明是在各组分协同作用下发挥功效的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种高强度的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯32-47份、凤尾兰提取液5-11份、甘油3-7份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5-2.8份、润滑剂0.5-1.2份、阻燃剂0.7-1.5份。
2.根据权利要求1所述的高强度的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯37-42份、凤尾兰提取液7-9份、甘油4-6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.9-2.4份、润滑剂0.6-1.1份、阻燃剂0.8-1.4份。
3.根据权利要求2所述的高强度的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯39份、凤尾兰提取液8份、甘油5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2.2份、润滑剂0.8份、阻燃剂1.1份。
4.根据权利要求1所述的高强度的锂电池隔膜，其特征在于，所述凤尾兰提取液的制备方法如下：将凤尾兰叶片和水投入蒸馏釜进行蒸馏；对蒸馏釜内的溜出物进行冷却，得溜出液；将冷却后的溜出液导入油水分离器中进行油水分离，收集油水分离器分离得到的油层，即得。
5.根据权利要求1所述的高强度的锂电池隔膜，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸混合而成。
6.根据权利要求5所述的高强度的锂电池隔膜，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸酰胺和羧酸按照重量比2:1混合而成。
7.根据权利要求1所述的高强度的锂电池隔膜，其特征在于，所述阻燃剂为间苯二酚双膦酸酯。
8.一种如权利要求1-7任一所述的高强度的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）称取聚乙烯，融解，加入凤尾兰提取液，在105-127℃的温度下混合搅拌46-57min，然后升温至136-148℃，继续混合搅拌13-21min，得到改性聚乙烯；
2）合并甘油和改性聚乙烯，投入到超声波处理器中，在98-106℃的环境下超声处理7-12min，得到第一混合料；
3）在混合料中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，然后在常温下静置24-37min，得到第二混合料；
4）将润滑剂、阻燃剂和第二混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母料；
5）将母料吹制成薄膜，薄膜经过精轧辊滚压、分切、收卷，即得。
9.如权利要求1-7任一所述的高强度的锂电池隔膜在制备电池隔膜中的应用。
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