CN113451704B - 一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的制备方法，属于电池领域。将超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯与石蜡油进行二次混合料，将混合物采用湿法双向拉伸,萃取，烘干成膜，制得超薄耐高温安全锂离子电池隔膜。本发明成品隔膜厚度低，符合目前市场需求及未来发展趋势；且产品的热收缩低，增加电池安全性，延长电池寿命。

Description

一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的制备方法。
背景技术
目前隔膜生产行业产品厚度普遍在9μm以上，由于电池比能量的增加，正极材料的用量显著提高，导致正极材料在充放电过程中产生的热量增加，更容易导致电池热失控,存在爆炸的风险。且市场需求不断向动力电池高能量密度、高安全性的方向发展。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本申请提供了一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜，该电池隔膜通过如下方法制备得到：
将质量比依次为9～13：8～12：77～81的超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯与石蜡油进行二次混合料，其中：一次混料是质量比依次为9～13:8～12：62～66的超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯和石蜡油，得到的是混合物1，二次混料是混合物1与剩余的石蜡油再次混合，得到的混合物2；将混合物2采用湿法双向拉伸，萃取，烘干成膜，制得超薄耐高温安全锂离子电池隔膜。
进一步的：超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的加工工艺具体如下：
a.挤出：混合物2通过升温形成熔体；
b.流延：熔体经模具至流延辊，通过降温形成铸片；
c.MDO:铸片通过调温辊预热升温后设定不同速比拉伸辊完成纵向拉伸；
d.TDO1:通过夹爪对隔膜边缘固定通过烘房同时进行第一次横拉；
e.萃取：隔膜进入萃取槽后二氯甲烷对隔膜表面及内部石蜡油进行萃取，形成隔膜孔隙；
f.干燥：通过加热辊及热风压对隔膜表面二氯甲烷进行烘干；
g.TDO2及热定型、通过夹爪对隔膜边缘固定通过烘房同时进行第一次横拉通过及热定型工作；
h.收卷：产品成型通过收卷辊进行收卷。
更进一步的：超高分子量聚乙烯的分子量为160～170万，低分子量聚乙烯的分子量为60～90万。
本发明的有益效果：
目前在已被公开的生产隔膜的工艺方法中，混料过程为一次完成，而本申请中采用新的方法两次混料，且明确两种不同分子量的聚乙烯的分量占比与石蜡油的配比，该中混料方法使得原料搅拌、混炼更加均匀，同时确保高分子量与低分子量的聚乙烯在熔融树脂形态下充分融合，提升隔膜厚度的一致性和均匀性。
通过以上特殊工艺参数的样界定及技术方法的顺序实施，最终制得本申请中隔膜特殊性能参数达到：厚度在6.5μm-7.5μm之间，环境温度105℃持续保持1.0h后，产品热收缩TD方向(横向)≤3％，MD方向(纵向)≤5％的超薄耐高温的安全性能锂离子电池。同时，成品隔膜厚度低，符合目前市场需求及未来发展趋势；且产品的热收缩低，增加电池安全性，延长电池寿命，(热收缩的测量方法为：裁取尺寸为100mm*100mm的隔膜样品，在一定温度的烤箱内放置一定时间，然后取出隔膜样品测量其尺寸，计算其尺寸收缩量，从而得出热收缩数值)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
超高分子量聚乙烯：分子量为170万，厂家：塞纳尼斯，牌号GUR-4012。
低分子量聚乙烯：分子量为60万的丙烯共聚聚乙烯，熔点为130℃，结晶度为40％厂家：大韩油化，牌号VH035H。
一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜，该电池隔膜通过如下方法制备得到：
将质量比依次为11:10:79的超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯与石蜡油进行二次混合料，其中：一次混料是质量比依次为11:10：64的超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯和石蜡油，得到的是混合物1，二次混料是混合物1与剩余的石蜡油再次混合，得到的混合物2；
进一步的：超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的加工工艺具体如下：
a.挤出：混合物2通过升温形成熔体；
b.流延：熔体经模具至流延辊，通过降温形成铸片；
c.MDO:铸片通过调温辊预热升温后设定不同速比拉伸辊完成纵向拉伸；
d.TDO1:通过夹爪对隔膜边缘固定通过烘房同时进行第一次横拉；
e.萃取：隔膜进入萃取槽后二氯甲烷对隔膜表面及内部石蜡油进行萃取，形成隔膜孔隙；
f.干燥：通过加热辊及热风压对隔膜表面二氯甲烷进行烘干；
g.TDO2及热定型、通过夹爪对隔膜边缘固定通过烘房同时进行第一次横拉通过及热定型工作；
h.收卷：产品成型通过收卷辊进行收卷。
性能检测：
按照上述方法做9批样品，性能检测如下：
Figure BDA0003099702310000031
上述样品：电池隔膜的厚度在6.5μm-7.5μm之间，产品热收缩TD方向(横向)≤3％，MD方向(纵向)≤5％的超薄耐高温的安全性能锂离子电池。
同时，成品隔膜厚度低，符合目前市场需求及未来发展趋势；且产品的热收缩低，增加电池安全性，延长电池寿命，(热收缩的测量方法为：裁取尺寸为100mm*100mm的隔膜样品，在105℃持续保持1.0h后，然后取出隔膜样品测量其尺寸，计算其尺寸收缩量，从而得出热收缩数值)。
3.混料配比方法最优，提升产品外观品质。
Figure BDA0003099702310000041

Claims (2)

1.一种超薄耐高温安全锂离子电池隔膜，其特征在于：该电池隔膜通过如下方法制备得到：
将质量比依次为11:10:79的超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯与石蜡油进行二次混合料，其中：一次混料是质量比依次为11:10：64的超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯和石蜡油，得到的是混合物1，二次混料是混合物1与剩余的石蜡油再次混合，得到的混合物2；将混合物2采用湿法双向拉伸,萃取，烘干成膜，制得超薄耐高温安全锂离子电池隔膜；
超高分子量聚乙烯的分子量为160~170万，低分子量聚乙烯的分子量为60~90万。
2.根据权利要求1所述的超薄耐高温安全锂离子电池隔膜，其特征在于：超薄耐高温安全锂离子电池隔膜的加工方法如下：
a.挤出：混合物2通过升温形成溶体；
b.流延：溶体经模具至流延辊，通过降温形成铸片；
c.MDO:铸片通过调温辊预热升温后设定不同速比拉伸辊完成纵向拉伸；
d.TDO1:通过夹爪对隔膜边缘固定通过烘房同时进行第一次横拉；
e.萃取：隔膜进入萃取槽后二氯甲烷对隔膜表面及内部石蜡油进行萃取，形成隔膜孔隙；
f.干燥：通过加热辊及热风压对隔膜表面二氯甲烷进行烘干；
g.TDO2及热定型、通过夹爪对隔膜边缘固定通过烘房同时进行第一次横拉通过及热定型工作；
h.收卷：产品成型通过收卷辊进行收卷。
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