CN1233051C - 一种锂离子电池隔膜的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子电池隔膜的生产方法，它包含有聚烯烃树脂，其特征在于：在聚烯烃树脂内加入有结晶成核剂，其生产方法是(1)经上料系统将含有0.001-3%的结晶成核剂聚烯烃树脂加入挤出机，在130-280℃温度范围熔融挤出，然后经过冷却辊在40-110℃的温度范围内辊压成原始平膜，(2)将原始平膜在40-120℃温度下送入纵横双向拉伸机拉伸成型，最后在100-150℃温度下进行热定型。上述的结晶成核剂为酰胺类化合物。由于选用结晶成核剂为酰胺类化合物，结晶转化率高且价格低，来源丰富，用其与聚烯烃树脂制成的电池隔膜孔隙率高，孔型匀称，纵横向强度均好，具制备工艺简单，成本低，可广泛用于锂原电池和二次电池，将其亲水处理后亦可用于其它各类电池。

Description

一种锂离子电池隔膜的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池隔膜的生产方法。
背景技术；
电池隔膜是电池生产中不可缺少的材料，它往往采用绝缘性能好而且气体透过性好的微孔隔膜制成。制成隔膜的材料一般选用聚烯烃，因其具有较高的绝缘性、较宽的温度使用范围、极强的憎水性，是生产锂电池的理想隔膜材料。但聚烯烃微孔膜的制备比较困难，拉伸法是经济实用的方法，由于生产过程不涉及溶剂且易于工业化，并且得到的微孔膜力学性能优异，所以倍受人们青睐。目前用拉伸法制备聚烯烃类微孔膜的方法有两种：一种是用在聚丙烯中加入或不加入添加剂的办法先生成结晶，然后拉伸，也可在聚烯烃中混入其它高分子或无机物添加剂，再拉伸得到具有微孔的聚丙烯膜(如中国专利公开号为CN1034375A和CH1017682B)。这种微孔膜孔隙率较低，孔径均匀性差，气体透过性不好，往往难于在电池中实际使用。且所选的结晶成核剂成本很高，来源受限，成核效果较难控制。另外一种方法是采用硬弹性膜拉伸的方法生产聚丙烯微孔电池隔膜，将通常结晶型聚丙烯较低温度熔融挤出，快速冷却，高速牵引以获得高的熔融应力，再退火形成弹性膜。然后在较低温度下纵向拉伸，热定型得到。这样的微孔膜可有较高的孔隙率与气体透过性，可做锂离子电池及其它电池隔膜使用。但该隔膜的缺点是横向强度极低，孔型狭长，且制备工艺复杂，因而限制了它的使用。
发明内容；
本发明的目的是提供一种制备工艺简单，孔隙率高，孔径匀称，纵横强度均好，且通透性良好，成本低的锂离子电池隔膜的生产方法。
本发明的锂离子电池隔膜的生产方法，它包含有聚烯烃树脂，其特征在于：在聚烯烃树脂中加入有结晶成核剂，所述的结晶成核剂为酰胺类化合物，其生产方法是：(1)经上料系统将含有0.001～3％的结晶成核剂的聚烯烃树脂加入挤出机，在130-280℃温度范围熔融挤出，然后经冷却辊在40-110℃的温度范围内辊压成原始平膜，(2)将原始平膜在40-120℃温度下依次送入全自动纵横向拉伸机拉伸成型，成型厚度为8-100微米，最后在100-150℃温度下进行热定型0.5-10分钟。
由于选用的结晶成核剂为酰胺类化合物，其结晶转化率高达93％以上，且价格低廉，来源丰富，用其与聚烯烃树脂制成的锂离子电池隔膜孔隙率高，还具有高的空气渗透性，因此具有良好的离子通透性，其流量平均孔径50-800微米，孔型匀称，纵向和横向强度均较高，孔径分布指数≤2。从上述可知，本发明的隔膜具有孔隙率高和高离子通透性，其备制方法简单，降低了生产成本。
具体实施方式：
本发明有以下的实施例，在电脑全程控制下经上料系统将占总量0.001～3％的结晶成核剂酰胺类化合物(化学结构式为R-(c＝o)-R’-(c＝o)-R)均匀加入聚烯烃树脂内用挤出机熔融挤出，然后冷却辊压成高结晶含量的原始平膜，将该平膜依次放入全自动纵横双向拉伸机进行连续拉伸，然后热定型成锂离子电池隔膜。上述过程中的聚烯烃熔融指数应在0.5-10之内。熔融挤出的温度选为130-280℃之间，原始平膜在冷却辊内的辊压温度为40-110℃。通常结晶型K值含量在0.5以上，最佳在0.8以上。通常结晶成核剂与结晶型K值的关系用下表显示：
  结晶成核剂含量结晶型K值   0.01％0.65   0.2％0.90   0.1％0.93
当其它条件一定时，原始平膜的结晶型K值含量越高越利于微孔的形成，而降低冷却速度可以提高结晶型含量。为此，可以调整挤出速度和牵引速度以及冷却辊速度，使原始平膜有足够的冷却时间，通常在30分钟以内。
从冷却辊出来的结晶含量较高的原始平膜直接进入纵拉机和横拉机，拉伸速度以拉伸温度的高低进行调整。一般两个互相垂直方向上的拉伸速度可以相同，也可以略有不同。拉伸速度对微孔的影响较小，但对于拉伸成膜性却有很大影响。本发明采用的单向拉伸速度为0.1-10米/分。在较低的温度下可采用较小拉伸速率，反之亦然。拉伸倍数对微孔的形成有很大的影响，拉伸倍数过低时，微孔得不到充分发展，拉伸倍数过大时，垂直于拉伸方向发生收缩而使微孔重新弥合。一般两个相互方向上的拉伸倍数设定为相同值，这样可以保证孔型的匀称。本发明选用的单向拉伸倍数范围为1.5-5.5。
由于拉伸温度过高时，微孔难于形成，温度过低时，可拉伸性较差。所以本发明采用最佳拉伸温度为40-120℃。为了提高膜的稳定性和膜面平整性，本发明对拉伸后的膜采用了紧张热定型的工艺，建议热定型温度为100-150℃，时间0.5-10分钟。
由于采用自动纵横双向拉伸机，本发明的锂离子电池隔膜的幅度可达一米或更宽，生产速度0.1-50米/分，膜的厚度范围8-100微米，厚度公差2-8％以内。
本发明的锂离子电池隔膜可广泛用于锂原电池和二次电池，由于膜本身是非亲水性的，将其进行亲水处理后，亦可用于其它各类电池。

Claims (1)

1、一种锂离子电池隔膜的生产方法，它包含有聚烯烃树脂，其特征在于：在聚烯烃树脂中加入有结晶成核剂，所述的结晶成核剂为酰胺类化合物，其生产方法是：(1)经上料系统将含有0.001～3％的结晶成核剂的聚烯烃树脂加入挤出机，在130-280℃温度范围熔融挤出，然后经冷却辊在40-110℃的温度范围内辊压成原始平膜，(2)将原始平膜在40-120℃温度下依次送入全自动纵横向拉伸机拉伸成型，成型厚度为8-100微米，最后在100-150℃温度下进行热定型0.5-10分钟。
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