CN113937338A - 一种锂电池隔膜加速熟化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池隔膜加速熟化的方法，该方法包括以下步骤：S1、分切前使用包裹缓冲材料的大管芯进行隔膜第一次收卷；S2、将步骤S1中的收卷隔膜进行第一次高温快速熟化处理；S3、将熟化处理后的隔膜进行分切收卷；S4、将步骤S3中收卷的隔膜进行第二次高温快速熟化处理。本发明的隔膜快速熟化的工艺方法，能加速内应力释放，减少熟化时间，减小熟化后的形变量，即波浪边深度降低。上述隔膜快速熟化方法，在沿用传统隔膜制备的工艺路线的基础上进行熟化环境优化，无需对现有设备及产线进行调整。
Description
技术领域
本发明属于锂电池的生产制备技术领域，具体涉及一种锂电池隔膜加速熟化的方法。
背景技术
锂电池隔膜是锂电池的关键组件，隔膜的主要作用为在电池内部将正、负极分隔开，防止正负极接触造成短路，同时兼具良好的离子通过能力；隔膜的性能决定了电池的内阻、循环、容量、安全等性能。目前市场主流的隔膜材料为聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯)材质(也称基膜)，为进一步提高在大功率锂离子电池中的使用安全特性，一般会在聚烯烃隔膜表面增加一层无机涂层，例如勃姆石、氧化铝等(也称涂覆隔膜)。在生产制备过程中，隔膜产品以卷绕工艺绕在管芯上进行存储、搬运。隔膜产品在生产制备过程中受到拉伸，牵引等作用力，在收卷后的熟化工序是为了释放内应力，在此过程中隔膜会缓慢释放应力并出现膜面形变，形变量会随着熟化时间的延长而加重，目前产品的熟化时间约3-5天，熟化后的检验合格方可出货，长时间的熟化导致产品出货周期延长，仓储压力增大，且熟化时间越长膜面形变量越大，不合格品增多，造成企业生产成本上升。
发明内容
本发明的目的在于针对目前锂电池隔膜产品熟化时间长，且形变量大，需要通过快速熟化方法达到降低熟化时间，减小形变量的技术问题。提供一种锂电池隔膜加速熟化的方法，以解决现有产品熟化时间长，变形量大的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种锂电池隔膜加速熟化的方法，该方法包括以下步骤：
S1、分切前使用包裹缓冲材料的大管芯进行隔膜第一次收卷；
S2、将步骤S1中的收卷隔膜进行第一次高温快速熟化处理；
S3、将熟化处理后的隔膜进行分切收卷；
S4、将步骤S3中收卷的隔膜进行第二次高温快速熟化处理。
作为一种优选技术方案，步骤S1中所述的缓冲材料为泡沫棉缓冲材料(EVA材质)。进一步优选的，所述大管芯的外径为400～650mm。
作为一种优选技术方案，步骤S2中进行第一次高温快速熟化处理的温度范围为40～60℃，湿度范围为10％～60％，熟化时长为2～4h；
作为一种优选技术方案，步骤S3中将熟化处理后的隔膜进行分切收卷时使用的管芯为包裹缓冲材料的管芯；所述的缓冲材料为泡沫棉缓冲材料(EVA材质)；所述管芯的外径为150～300mm。
作为一种优选技术方案，步骤S4中进行第二次高温快速熟化处理的温度范围为40～60℃，湿度范围10％～60％，熟化时长3～5h。
目前锂电池隔膜存在熟化时间长，且形变量大的问题，通过本发明的快速熟化方法可以达到降低熟化时间，减小形变量的目的。锂电池隔膜是一类超高分子量聚乙烯微孔薄膜材料，在生产过程中聚乙烯经过熔融挤出、拉伸、定型、卷绕收卷后得到隔膜产品，其中的转变过程非常复杂，生产过程中隔膜受到温度场和拉伸应力的作用，虽然在生产过程中的应力累积虽有部分消除，但由于高分子本身特性，成品膜仍有大量应力残留，在后期熟化过程中内应力逐渐释放导致膜面形变，宏观表现是膜面的边缘和中间无法展平，形成波浪边缺陷。因此，隔膜生产工序中有熟化工序，传统熟化指分切后的产品放置于温度25℃左右湿度45％左右的空间环境中放置3-5天，在此期间内充分释放产品内应力，保证到达客户端产品不再发生形变；一般来讲，长时间的熟化导致产品出货周期延长，仓储压力增大，且熟化时间越长膜面形变量越大，不合格品增多，造成企业生产成本上升。本发明的快速熟化方法为隔膜产品在分切前就进行第一步的高温(40～60℃)条件下熟化2～4h，分切后的成品进行第二步高温(40～60℃)熟化3～5h，短时间内达到产品充分释放内应力后期不再发生形变的效果。与此同时，高温熟化的处理需结合覆有缓冲材料的管芯才能够达到最优效果。
本发明的有益效果：
本发明的隔膜快速熟化的工艺方法，首先将隔膜收卷在带有缓冲材质的管芯上进行高温熟化处理，快速实现隔膜内应力的初步释放，此时的高温环境能够加速高分子链段的运动，配合管芯上的缓冲材料，保证隔膜应力释放的同时不出现外观的形变。然后再将熟化后的隔膜进行分切收卷，分切完成后进行第二次的高温熟化处理，产品会短时间内会达到传统熟化3-5天的膜面状态。这种方法是加速内应力释放，减少熟化时间，减小熟化后的形变量，即波浪边深度降低。上述隔膜快速熟化方法，在沿用传统隔膜制备的工艺路线的基础上进行熟化环境优化，无需对现有设备及产线进行调整。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
S1、将外径600mm的管芯表面包裹泡沫棉缓冲材料(EVA材质)，将幅宽为4000mm隔膜进行第一次收卷；
S2、将步骤S1收卷后的隔膜放入温度43～45℃，湿度40％～45％环境中放置2h进行熟化；
S3、将步骤S2处理后的膜进行分切收卷，收卷管芯外径203mm，并包裹泡沫棉缓冲材料(EVA材质)；
S4、将步骤S3收卷后的隔膜放入温度46～48℃，湿度30％～35％的环境中放置3h进行熟化。
实施例2
S1、将外径600mm的管芯表面包裹泡沫棉缓冲材料(EVA材质)，将幅宽为4000mm隔膜进行第一次收卷；
S2、将步骤S1收卷后的隔膜放入温度48～50℃，湿度30％～35％环境中放置3h进行熟化；
S3、将步骤S2处理后的膜进行分切收卷，收卷管芯外径203mm，并包裹泡沫棉缓冲材料(EVA材质)；
S4、将步骤S3收卷后的隔膜放入温度50～52℃，湿度20％～25％的环境中放置4h进行熟化。
对比例
S1、将外径600mm的管芯表面包裹泡沫棉缓冲材料(EVA材质)，将幅宽为4000mm隔膜进行第一次收卷；
S2、将步骤S1处理后的膜进行分切收卷，收卷管芯外径203mm，并包裹泡沫棉缓冲材料(EVA材质)；
S3、将步骤S2收卷后的隔膜放入温度25℃，湿度35％的环境中放置4天进行熟化。
表1隔膜波浪边测试结果
实施例1和2与对比例波浪边测试结果如表1，在结束熟化后1天进行测试，实施例1和2的波浪边(左)(中)(右)均低于对比例，在结束熟化后3天进行测试，实施例1和2、与对比例的波浪边(左)(中)(右)未再发生明显变化，证明内应力释放充分。测试结果说明实施例1和2能够在短时间内达到稳定的状态，对比实施例1和2，说明第一次收卷熟化温度43～45℃，时间2h，第二次高温熟化46～48℃，时间3h为佳。
Claims (7)
1.一种锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、分切前使用包裹缓冲材料的大管芯进行隔膜第一次收卷；
S2、将步骤S1中的收卷隔膜进行第一次高温快速熟化处理；
S3、将熟化处理后的隔膜进行分切收卷；
S4、将步骤S3中收卷的隔膜进行第二次高温快速熟化处理。
2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：步骤S1中所述的缓冲材料为泡沫棉缓冲材料。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：步骤S1中所述大管芯的外径为400～650mm。
4.根据权利要求1所述的锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：步骤S2中进行第一次高温快速熟化处理的温度范围为40～60℃，湿度范围为10％～60％，熟化时长为2～4h；
5.根据权利要求1所述的锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：步骤S3中将熟化处理后的隔膜进行分切收卷时使用的管芯为包裹缓冲材料的管芯。
6.根据权利要求5所述的锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：所述的缓冲材料为泡沫棉缓冲材料；所述管芯的外径为150～300mm。
7.根据权利要求1所述的锂电池隔膜加速熟化的方法，其特征在于：步骤S4中进行第二次高温快速熟化处理的温度范围为40～60℃，湿度范围10％～60％，熟化时长3～5h。
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