CN114824649A - 一种大孔pet膜骨架复合隔膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，利用市面售卖PET薄膜即可做为制备骨架的原材料，采用激光打孔，制备骨架工艺简单、成本较低；PET薄膜打孔的尺寸范围在0.03mm2‑20mm2，孔隙率范围在40％‑90％，不仅孔的尺寸大而且数量多，在保留了PET骨架耐高温的优点的同时消除了对于电芯电性能的影响；PET骨架复合陶瓷隔膜，结合PET骨架耐高温和陶瓷涂层抗穿刺能力强的优势，对于电芯的安全性能有较大提升，常规磷酸铁锂电芯做500℃热针刺和150℃/3h热箱通常是不能通过的，但PET骨架复合陶瓷隔膜面对如此苛刻的安全测试是能够轻松通过。
Description
技术领域
本发明属于锂电池领域，涉及复合隔膜，尤其涉及一种极耐高温抗穿刺的大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法。
背景技术
锂电池由于容量大，几乎无记忆效应而被广泛使用。锂电池正负电极之间需要一层隔膜，让离子顺利通过，而电子不能通过，只能由外电路从负极移向正极。
隔膜是锂离子电池的关键组件之一，锂电池隔膜生产主要采用方法有：1、拉伸法(干法)：将塑料薄膜加到一定温度，采用物理方法拉伸，使分子链产生较大空隙。此方法孔密度和孔径控制较难，微孔均匀度差；2、湿法：令塑料薄膜处于液体状态，加入另一种沸点不同中介的液体物质，改变温度令中介物质相分析析出。在留下的薄膜上留下中介物析出后的空间，即为微孔。此方法生产速度慢，且成本较高，工艺难度大。
对于商业化的相对耐高温抗穿刺隔膜普遍采用PP或者PE基膜涂敷陶瓷(单面或者双面)，利用陶瓷层的刚度升级隔膜的抗穿刺能力，同时对于高温隔膜收缩或者熔融也有小幅度的提升；PET比较难直接做隔膜，当前造出电池隔膜需要的孔径和孔隙率对于采用PET为原料是比较困难，同时成本高昂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，本发明的方法是将市售的PET薄膜经激光机打孔，制得大孔PET膜骨架，再与陶瓷隔膜复合，制得极耐高温抗穿刺的大孔PET膜骨架复合隔膜。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，包括以下步骤
1)制备PET膜骨架，在PET薄膜表面上进行打孔，得到PET膜骨架；
2)在步骤1)得到的大孔PET膜骨架与隔膜进行贴合，所述隔膜的一面涂覆粘结剂，另一面涂覆陶瓷层，得到贴合样品；
3)对步骤2)得到的贴合样品进行热压处理；
4)步骤3)热压结束后，冷却得到大孔PET膜骨架复合隔膜。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，打孔的方式为激光打孔。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，PET薄膜的厚度为10μm-100μm。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，PET薄膜的厚度为19μm-50μm。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，PET薄膜的宽度为50mm-1500mm。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，PET薄膜的宽度为120mm-280mm。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，PET膜骨架上的孔的尺寸为0.03mm2-20mm2。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，PET膜骨架上的孔的孔隙率为40％-90％。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，PET膜骨架与隔膜双层复合。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，所述热压处理的温度为70℃-150℃，压力为0.01-0.5MPa，热压时间为1s-20s。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，所述热压处理的温度为90℃-115℃，压力为0.01-0.03MPa，热压时间为1.5s-3s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明利用市面售卖PET薄膜即可做为制备骨架的原材料，采用激光打孔，制备骨架工艺简单、成本较低；
2)PET薄膜打孔的尺寸范围在0.03mm2-20mm2，孔隙率范围在40％-90％，不仅孔的尺寸大而且数量多，在保留了PET骨架耐高温的优点的同时消除了对于电芯电性能的影响；在尺寸和孔隙率两个参数上，如设置的过小，会导致电芯阻抗急剧增加，影响电芯的电性能，如设置过大，会影响PET薄膜骨架的强度，影响电芯的安全性能；
3)PET骨架复合陶瓷隔膜，结合PET骨架耐高温和陶瓷涂层抗穿刺能力强的优势，对于电芯的安全性能有较大提升，常规磷酸铁锂电芯做500℃热针刺和150℃/3h热箱通常是不能通过的，但PET骨架复合陶瓷隔膜面对如此苛刻的安全测试是能够轻松通过。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，所用的PET薄膜可从市场购得，所用的激光打孔为现有技术，所用的陶瓷隔膜为现有技术，以下不再赘述。
实施例1
本实施例提供了一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，包括以下步骤，
步骤1：制备PET膜骨架，选取宽度为120mm和厚度25μm的PET薄膜，通过走带方式采用激光机进行打孔，孔的大小调节至1mm2，孔隙率调节至50％；
步骤2：大孔PET膜骨架与隔膜的贴合，将上述制得的大孔PET膜骨架样品，与市售一面涂敷PVDF一面涂敷陶瓷层的隔膜进行贴合，隔膜选用12μm PE膜涂敷4μm陶瓷和1μm的PVDF，需保证涂敷PVDF面与大孔PET膜骨架相对；
步骤3：热压，采用热压机对上述贴合样品进行热压，热压参数设定为：温度为90℃，压力为0.02MPa，时间为3S；
步骤4：冷却后制备出大孔PET膜骨架复合隔膜。
实施例2：
本实施例提供了一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，包括以下步骤，
步骤1：制备PET膜骨架，选取宽度为280mm和厚度19μm的PET薄膜，通过走带方式采用激光机进行打孔，孔的大小调节至2mm2，孔隙率调节至71％；
步骤2：大孔PET膜骨架与隔膜的贴合，将上述制得的大孔PET膜骨架样品，与市售一面涂敷PVDF一面涂敷陶瓷层的隔膜进行贴合，隔膜选用16μm PP膜涂敷4μm陶瓷和1μm的PVDF，需保证涂敷PVDF面与大孔PET膜骨架相对；
步骤3：热压，采用热压机对上述贴合样品进行热压，热压参数设定为：温度为100℃，压力为0.01MPa，时间为2S；
步骤4：冷却后制备出大孔PET膜骨架复合隔膜。
实施例3：
本实施例提供了一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，包括以下步骤，
步骤1：制备PET膜骨架，选取宽度为165mm和厚度19μm的PET薄膜，通过走带方式采用激光机进行打孔，孔的大小调节至5mm2，孔隙率调节至75％；
步骤2：大孔PET膜骨架与隔膜的贴合，将上述制得的大孔PET膜骨架样品，与市售一面涂敷PVDF一面涂敷陶瓷层的隔膜进行贴合，隔膜选用20μm PP膜涂敷4μm陶瓷和1μm的PVDF，需保证涂敷PVDF面与大孔PET膜骨架相对；
步骤3：热压，采用热压机对上述贴合样品进行热压，热压参数设定为：温度为105℃，压力为0.01MPa，时间为2S；
步骤4：冷却后制备出大孔PET膜骨架复合隔膜。
实施例4：
本实施例提供了一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，包括以下步骤，
步骤1：制备PET膜骨架，选取宽度为140mm和厚度50μm的PET薄膜，通过走带方式采用激光机进行打孔，孔的大小调节至8mm2，孔隙率调节至80％；
步骤2：大孔PET膜骨架与隔膜的贴合，将上述制得的大孔PET膜骨架样品，与市售一面涂敷PVDF一面涂敷陶瓷层的隔膜进行贴合，隔膜选用12μm PP膜涂敷4μm陶瓷和1μm的PVDF，需保证涂敷PVDF面与大孔PET膜骨架相对；
步骤3：热压，采用热压机对上述贴合样品进行热压，热压参数设定为：温度为115℃，压力为0.03MPa，时间为1.5S；
步骤四：冷却后制备出大孔PET膜骨架复合隔膜。
本发明利用市面售卖PET薄膜即可做为制备骨架的原材料，采用激光打孔，制备骨架工艺简单、成本较低；PET薄膜打孔的尺寸范围在0.03mm2-20mm2，孔隙率范围在40％-90％，不仅孔的尺寸大而且数量多，在保留了PET骨架耐高温的优点的同时消除了对于电芯电性能的影响；在尺寸和孔隙率两个参数上，如设置的过小，会导致电芯阻抗急剧增加，影响电芯的电性能，如设置过大，会影响PET薄膜骨架的强度，影响电芯的安全性能；PET骨架复合陶瓷隔膜，结合PET骨架耐高温和陶瓷涂层抗穿刺能力强的优势，对于电芯的安全性能有较大提升，常规磷酸铁锂电芯做500℃热针刺和150℃/3h热箱通常是不能通过的，但PET骨架复合陶瓷隔膜面对如此苛刻的安全测试是能够轻松通过。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
1)制备PET膜骨架，在PET薄膜表面上进行打孔，得到PET膜骨架；
2)在步骤1)得到的大孔PET膜骨架与隔膜进行贴合，所述隔膜的一面涂覆粘结剂，另一面涂覆陶瓷层，得到贴合样品；
3)对步骤2)得到的贴合样品进行热压处理；
4)步骤3)热压结束后，冷却得到大孔PET膜骨架复合隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，打孔的方式为激光打孔。
3.根据权利要求1所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，PET薄膜的厚度为10μm-100μm。
4.根据权利要求3所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，PET薄膜的厚度为19μm-50μm。
5.根据权利要求1所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，PET薄膜的宽度为50mm-1500mm。
6.根据权利要求5所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，PET薄膜的宽度为120mm-280mm。
7.根据权利要求1所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，PET膜骨架上的孔的尺寸为0.03mm2-20mm2。
8.根据权利要求1所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，PET膜骨架上的孔的孔隙率为40％-90％。
9.根据权利要求1所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述热压处理的温度为70℃-150℃，压力为0.01-0.5MPa，热压时间为1s-20s。
10.根据权利要求9所述的一种大孔PET膜骨架复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述热压处理的温度为90℃-115℃，压力为0.01-0.03MPa，热压时间为1.5s-3s。
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