CN114639921A - 一种锂电池隔膜的制备方法 - Google Patents

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范海平
赵海玉
罗刚
张冈
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators

Abstract

本发明公开了一种锂电池隔膜的制备方法，涉及锂电池生产技术领域。包括以下步骤：S1:将白油与聚乙烯材料通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；S2：将制备的熔体经激冷辊后，形成挤出铸片；S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，所述拉伸倍率为1.8‑3.6倍，得到含油薄膜；S4:将横向拉伸后的含油薄膜于萃取溶剂中进行萃取，分离白油，并进行干燥；S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，所述拉伸倍率为3.0‑5.8倍，得到锂电池隔膜；S6：收卷。本发明提供的一种锂电池隔膜的制备方法，具有制备工艺简单，成本低，效率好的优点，且本法制备得到的锂电池隔膜拉伸强度、穿刺强度、孔隙率和透气值性能均较为优越。

Description

一种锂电池隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，具体涉及锂电池隔膜的制备方法。
背景技术
在锂电池的结构中，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。
PE隔膜具有价格便宜、力学性能、化学和电化学稳定性好的优点，同时，具有热熔断性能，这大大提高了电池的安全性。然而，现有技术中，采用PE隔膜制备锂电池隔膜的方法流程较为繁琐，工序繁多，成本高，效率低，其过程废料对环境污染大。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种锂电池隔膜的制备方法，具有制备工艺简单，成本低，效率好的优点，且本法制备得到的锂电池隔膜拉伸强度、穿刺强度、孔隙率和透气值性能均较为优越。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
S1:将白油与聚乙烯材料通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体经激冷辊后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，所述拉伸倍率为1.8-3.6倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于萃取溶剂中进行萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，所述拉伸倍率为3.0-5.8倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
本发明的有益效果是：本发明锂电池隔膜的制备方法，具有制备工艺简单，成本低，效率好的优点，且本法制备得到的锂电池隔膜拉伸强度、穿刺强度、孔隙率和透气值性能均较为优越。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，本发明中，所述锂电池隔膜的表面还形成有耐高温层。
优选的，所述耐高温层为耐高温环氧树脂层。
本发明所述步骤S1中，所述白油与所述聚乙烯材料的质量比为1:5-8。
本发明所述步骤S2中，所述激冷辊包括3个，激冷辊由进料端向出料端方向的温度分别为50℃，40℃，30℃。
本发明所述步骤S4中，所述萃取溶剂为二氯甲烷。
进一步的，所述萃取为多级逆流萃取。
采用上述进一步方案的有益效果是：
(1)本发明设置耐高温层，在电池持续升温和熔断的过程中，耐高温层起到高温支撑的作用，能够保障电池隔膜不会高温变形、破膜，进一步提高了电池的安全性能；
(2)本发明采用多级逆流方式进行萃取，具有萃取效率高，萃取效果好的优点。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
S1:将白油20kg与聚乙烯材料100kg通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体分别经50℃、40℃、30℃的激冷辊冷却后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，拉伸倍率为1.8倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于二氯甲烷萃取溶剂中进行多级逆流萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，拉伸倍率为3.0倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
实施例2
S1:将白油20kg与聚乙烯材料130kg通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体分别经50℃、40℃、30℃的激冷辊冷却后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，拉伸倍率为2.7倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于二氯甲烷萃取溶剂中进行多级逆流萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，拉伸倍率为4.4倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
实施例3
S1:将白油20kg与聚乙烯材料160kg通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体分别经50℃、40℃、30℃的激冷辊冷却后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，拉伸倍率为3.6倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于二氯甲烷萃取溶剂中进行多级逆流萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，拉伸倍率为5.8倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
对比例1
S1:将白油20kg与聚乙烯材料130kg通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体分别经50℃、40℃、30℃的激冷辊冷却后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，拉伸倍率为2.7倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于二氯甲烷萃取溶剂中进行常规萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，拉伸倍率为4.4倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
对比例2
S1:将白油20kg与聚乙烯材料130kg通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体分别经50℃、40℃、30℃的激冷辊冷却后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，拉伸倍率为2.7倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于二氯甲烷萃取溶剂中进行错流萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，拉伸倍率为4.4倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
性能测试
将实施例1-3和对比例1-2制备得到的锂电池隔膜样品与市售的锂电池隔膜样品(河南义腾新能源科技有限公司，批号20181016)分别进行性能测试，结果如下表1所示：
表1实施例1-3样品与对比例1-2样品和市售样品性能参数比较
Figure BDA0002840252430000061
其中，“MD拉伸强度”表示样品测试的是与拉伸方向相平行的方向的拉伸强度。
如表1所示，本发明制备得到的锂电池隔膜各项性能均有显著改善，尤其是强度方面，提升显著，很大程度上可以显著提升锂电池隔膜在锂电池应用领域的安全性能；且本发明实施例1-3制备得到的锂电池隔膜与对比例1-2制备得到的锂电池隔膜和市售锂电池隔膜相比，在120℃加热3h后仍未发生熔断，耐热效果好，有效提高了电池的使用寿命；同时，通过实施例1-3与对比例1-2的对比，可知本发明采用多级逆流萃取得到的锂电池隔膜与采用常规萃取或错流萃取得到的锂电池隔膜相比，其收率明显增高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1:将白油与聚乙烯材料通过双螺杆挤出机共挤成熔融状态，然后于静态混合器内混合均匀；
S2：将制备的熔体经激冷辊后，形成挤出铸片；
S3：将挤出铸片进行横向拉伸成孔，所述拉伸倍率为1.8-3.6倍，得到含油薄膜；
S4:将横向拉伸后的含油薄膜于萃取溶剂中进行萃取，分离白油，并进行干燥；
S5：将萃取后的隔膜进行竖向拉伸成孔，所述拉伸倍率为3.0-5.8倍，得到锂电池隔膜；
S6：收卷。
2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述锂电池隔膜的表面还形成有耐高温层。
3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述耐高温层为耐高温环氧树脂层。
4.根据权利要求1所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述白油与所述聚乙烯材料的质量比为1:5-8。
5.根据权利要求1所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述激冷辊包括3个，激冷辊由进料端向出料端方向的温度分别为50℃，40℃，30℃。
6.根据权利要求1所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述萃取溶剂为二氯甲烷。
7.根据权利要求6所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述萃取为多级逆流萃取。
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