一种新型低成本锂离子电池pe隔膜的生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低成本锂离子电池PE隔膜的生产工艺，属于电池隔膜领域。其生产工艺包括：首先将聚乙烯和有机溶剂均匀混合，得到混合物；将混合物分别挤出、计量、铸片后得到含油薄膜，将经过双向拉伸后的含油薄膜送入真空干燥箱中，设定温度和负压使含油薄膜中的有机溶剂挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的有机溶剂冷却后进入废气吸附装置，选用吸附剂对有机溶剂进行吸附，吸附完成后解析，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的有机溶剂进入配料系统回收利用。该方法避免了传统的湿法工艺中溶剂萃取以及萃取混合液的分离操作，并且废气系统回收的溶剂还可以继续进入配料系统回收利用，大大地降低了生产成本。
【专利说明】一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于电池隔膜领域，具体涉及一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的生产工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，锂离子电池作为高比能量电源，其应用范围不断拓展，已广泛被应用于便携式电子装置、电动工具、电动汽车、储能电站等领域隔膜是电池重要的原材料之一，因此，锂离子电池的安全性问题一直备受关注。隔膜作为锂离子电池中重要的一部分，其作用是将正极与负极材料隔开，容许离子通过，阻止电子通过，锂电池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。
[0003]目前锂离子电池隔膜的生产方法主要有干法和湿法，沧州明珠塑料股份有限公司的申请的发明专利CN201010107854.1公开了一种湿法制备锂离子电池隔膜的方法，该方法得到的产品的一次合格率不高，除此之外，传统的湿法工艺中还包括溶剂萃取以及萃取混合液的分离操作步骤，显然增大了生产成本的投入。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，该方法不需要在传统的湿法工艺中进行溶剂萃取以及萃取混合液的分离操作，并且废气系统回收的溶剂还可以继续进入配料系统回收利用，大大降低了生产成本。
[0005]本发明技术方案包括:
[0006]一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，包括以下步骤:
[0007]a、配料:按照重量百分比称取15?50 %的聚乙烯、50?85 %的有机溶剂，将其充分混合，得到混合物A ;
[0008]b、挤出、计量:将步骤a中的混合物A经过挤出机得到高温熔体，所述高温熔体经准确计量后送入模头中；
[0009]C、铸片:步骤b送入模头中的高温熔体从模头狭缝口流出，经激冷辊冷却后得到铸片;
[0010]d、双向拉伸:将在步骤C中得到的铸片经预热后进行高温双向拉伸，得到含油薄膜；
[0011]e、真空干燥:将步骤d中的含油薄膜送入真空干燥箱中，设定温度和负压使含油薄膜中的有机溶剂挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的有机溶剂冷却后进入废气吸附装置，选用吸附剂对有机溶剂进行吸附，吸附完成后解析，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的有机溶剂进入配料系统回收利用；[0012]f、横拉扩幅:步骤e中的多孔膜初级产物经过横拉机扩幅后得到隔膜；
[0013]g、热定型、收卷:步骤f扩幅后的隔膜经热定型、去除应力后经在线收卷机卷绕，得到锂离子电池PE隔膜。
[0014]上述步骤a中有机溶剂为煤油或十氢萘。
[0015]上述步骤b中混合物A经过直径为96mm、长径比为52、温度为130°C的双螺杆挤出机得到高温熔体。
[0016]上述步骤c中从模头狭缝口流出的高温熔体依次经过温度分别为20°C—30°C —30°C—30°C的四个激冷辊后得到挤出铸片；挤出铸片进入双向同步拉伸机得到纵拉比为5倍，横拉比为5倍的含油薄膜。
[0017]步骤d中，所述的双向拉伸既可以是双向分步拉伸，也可以是双向同步拉伸。
[0018]上述步骤e中，所述干燥箱温度为100°C，负压在-SOKPa以下，所述吸附剂为活性炭纤维。
[0019]上述步骤f中，横拉机的横拉比为1.2倍，横拉机温度为120°C。
[0020]上述步骤g中，热定型温度为125°C。
[0021]本发明所带来的有益技术效果:
[0022]本发明提出了一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，与现有技术相比，在原料的选取上，本发明以聚乙烯和有机溶剂为原料，有机溶剂选择煤油或十氢萘，由于煤油和十氢萘沸点较低，在真空干燥步骤中易于挥发出来；在制备工艺上，与传统的湿法工艺相比，该方法避免了传统的湿法工艺中溶剂萃取以及萃取混合液的分离操作，并且废气系统回收的溶剂还可以继续进入配料系统回收利用，大大地降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0023]本发明提出了一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，为了使本发明的优点、技术方案更加突出，下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步清楚、完整的说明。
[0024]本发明所选原料均可通过商业渠道购买得到，下面对本发明部分所选原料的性质做如下说明:
[0025]聚乙烯:是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，在工业上，也包括乙烯与少量α -烯烃的共聚物，聚乙烯无臭、无毒、手感似腊，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，耐大多数酸碱的侵蚀，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优；本发明聚乙烯包括分子量为100?150万的超闻分子量聚乙烯与分子量低于100万的闻密度聚乙烯。
[0026]本发明，一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，包括以下步骤:
[0027]步骤1、配料步骤:按照重量百分比称取15?50 %的聚乙烯、50?85 %的有机溶剂，本发明有机溶剂优选煤油或十氢萘，将聚乙烯和煤油或十氢萘充分混合，得到混合物A ；
[0028]步骤2、挤出、计量步骤:将步骤I中的混合物A经过直径为96mm、长径比为52、温度为130°C的双螺杆挤出机得到高温熔体，高温熔体经熔体泵准确计量后送入模头中；
[0029]步骤3、铸片步骤:步骤2送入模头中的高温熔体从模头狭缝口流出，从模头狭缝口流出的高温熔体依次经过温度分别为20°C—30°C—30°C—30°C的四个激冷辊后得到挤出铸片；挤出铸片进入双向同步拉伸机得到纵拉比为4.5倍，横拉比为5倍的含油薄膜；[0030]步骤4、真空干燥步骤:将步骤3中的含油薄膜送入真空干燥箱中，设定温度为100°C，负压在-SOKPa以下，使含油薄膜中的有机溶剂挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的有机溶剂冷却后进入废气吸附装置，选用吸附剂对有机溶剂进行吸附，吸附完成后解析，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的有机溶剂进入配料系统回收利用；
[0031]步骤5、横拉扩幅:步骤4中的多孔膜初级产物经过横拉机扩幅后得到隔膜，横拉机的横拉比为1.2倍，横拉机温度为120°C ；
[0032]步骤6、热定型、收卷:步骤5扩幅后的隔膜在温度为125°C进行热定型、去除应力后经在线收卷机卷绕，得到锂离子电池PE隔膜。
[0033]结合具体实施例进一步做如下说明:
[0034]实施例1:
[0035]一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，包括以下步骤:
[0036]步骤1、配料:分别称取70Kg的聚乙烯粉和396.67Kg十氢萘，并将其一同倒入搅拌釜内(搅拌器形式为双螺带形式)进行充分搅拌，得到混合物A，备用；
[0037]步骤2、挤出、计量步骤:混合物A通过直径为96mm，长径比为52，温度为130°C的双螺杆挤出机得均匀高温熔体，高温熔体分别经熔体泵准确计量后进入模头中；
[0038]步骤3、铸片步骤:从模头狭缝口流出的高温熔体依次经过温度分别为20°C —300C-300C-30 V的四个激冷辊后得到挤出铸片；
[0039]步骤4、拉伸步骤:挤出铸片进入双向同步拉伸机得到纵拉比为4.5倍，横拉比为5倍含油薄膜，预热温度为120°C，拉伸温度125°C，冷却定型温度为30°C ；
[0040]步骤5、真空干燥步骤:拉伸后的含油薄膜进入真空干燥箱中，干燥箱温度为100°C，负压控制在-SOKPa以下，薄膜中的十氢萘挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的十氢萘经表冷器冷却到60°C后进入到废气吸附装置中，采用活性碳纤维作为吸附剂将十氢萘吸附，随后通入0.1MPa的饱和水蒸汽将十氢萘从碳纤维表面解吸下来，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的十氢萘进入配料系统回收利用；
[0041]步骤6、横拉扩幅步骤:得到的干燥多孔膜初级产物经过横拉机扩幅后的得到隔膜，横拉机的横拉比为1.2倍，横拉机温度为120°C ；
[0042]步骤7:热定型、收卷步骤:扩幅后的隔膜经高温热定型装置后去除隔膜内部的热应力，热定型温度125°C，去除应力后的三层隔膜经在线收卷机卷绕得到锂离子电池PE隔膜。
[0043]实施例2:
[0044]步骤1、配料:分别称取70Kg的聚乙烯粉和70Kg十氢萘，并将其一同倒入搅拌釜内(搅拌器形式为双螺带形式)进行充分搅拌，得到混合物A，备用；
[0045]步骤2、挤出、计量步骤:混合物A通过直径为96mm，长径比为52，温度为130°C的双螺杆挤出机得均匀高温熔体，高温熔体分别经熔体泵准确计量后进入模头中；
[0046]步骤3、铸片步骤:从模头狭缝口流出的高温熔体依次经过温度分别为20°C —300C-300C-30 V的四个激冷辊后得到挤出铸片；
[0047]步骤4、拉伸步骤:挤出铸片进入双向同步拉伸机得到纵拉比为4.5倍，横拉比为5倍含油薄膜，预热温度为120°C，拉伸温度125°C，冷却定型温度为30°C ；
[0048]步骤5、真空干燥步骤:拉伸后的含油薄膜进入真空干燥箱中，干燥箱温度为100°C，负压控制在-SOKPa以下，薄膜中的十氢萘挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的十氢萘经表冷器冷却到60°C后进入到废气吸附装置中，采用活性碳纤维作为吸附剂将十氢萘吸附，随后通入0.1MPa的饱和水蒸汽将十氢萘从碳纤维表面解吸下来，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的十氢萘进入配料系统回收利用；
[0049]步骤6、横拉扩幅步骤:得到的干燥多孔膜初级产物经过横拉机扩幅后的得到隔膜，横拉机的横拉比为1.2倍，横拉机温度为120°C ；
[0050]步骤7:热定型、收卷步骤:扩幅后的隔膜经高温热定型装置后去除隔膜内部的热应力，热定型温度125°C，去除应力后的三层隔膜经在线收卷机卷绕得到锂离子电池PE隔膜。
[0051]实施例3:
[0052]步骤1、配料:分别称取70Kg的聚乙烯粉和330Kg十氢萘，并将其一同倒入搅拌釜内(搅拌器形式为双螺带形式)进行充分搅拌，得到混合物A，备用；
[0053]步骤2、挤出、计量步骤:混合物A通过直径为96mm，长径比为52，温度为130°C的双螺杆挤出机得均匀高温熔体，高温熔体分别经熔体泵准确计量后进入模头中；
[0054]步骤3、铸片步骤:从模头狭缝口流出的高温熔体依次经过温度分别为20°C —300C-300C-30 V的四个激冷辊后得到挤出铸片；
[0055]步骤4、拉伸步骤:挤出铸片进入双向同步拉伸机得到纵拉比为4.5倍，横拉比为5倍含油薄膜，预热温度为120°C，拉伸温度125°C，冷却定型温度为30°C ；
[0056]步骤5、真空干燥步骤:拉伸后的含油薄膜进入真空干燥箱中，干燥箱温度为100°C，负压控制在-SOKPa以下，薄膜中的十氢萘挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的十氢萘经表冷器冷却到60°C后进入到废气吸附装置中，采用活性碳纤维作为吸附剂将十氢萘吸附，随后通入0.1MPa的饱和水蒸汽将十氢萘从碳纤维表面解吸下来，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的十氢萘进入配料系统回收利用；
[0057]步骤6、横拉扩幅步骤:得到的干燥多孔膜初级产物经过横拉机扩幅后的得到隔膜，横拉机的横拉比为1.2倍，横拉机温度为120°C ；
[0058]步骤7:热定型、收卷步骤:扩幅后的隔膜经高温热定型装置后去除隔膜内部的热应力，热定型温度125°C，去除应力后的三层隔膜经在线收卷机卷绕得到锂离子电池PE隔膜。
[0059]实施例4:
[0060]与实施例1不同之处在于:在步骤5中，有机溶剂为煤油。
[0061]应当理解的是，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种新型低成本锂离子电池PE隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: a、配料:按照重量百分比称取15?50%的聚乙烯、50?85 %的有机溶剂，将其充分混合，得到混合物A ; b、挤出、计量:将步骤a中的混合物A经过挤出机得到高温熔体，所述高温熔体经准确计量后送入模头中； C、铸片:步骤b送入模头中的高温熔体从模头狭缝口流出，经激冷辊冷却后得到铸片； d、双向拉伸:将在步骤c中得到的铸片经预热后进行高温双向拉伸，得到含油薄膜； e、真空干燥:将步骤d中的含油薄膜送入真空干燥箱中，设定温度和负压使含油薄膜中的有机溶剂挥发，得到干燥多孔膜初级产物，挥发出来的有机溶剂冷却后进入废气吸附装置，选用吸附剂对有机溶剂进行吸附，吸附完成后解析，解吸废气经冷凝后进入分层槽，分离出来的有机溶剂进入配料系统回收利用； f、横拉扩幅:步骤e中的多孔膜初级产物经过横拉机扩幅后得到隔膜； g、热定型、收卷:步骤f扩幅后的隔膜经热定型、去除应力后经在线收卷机卷绕，得到锂离子电池PE隔膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤a中有机溶剂为煤油或十氢萘。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤b中混合物A经过直径为96mm、长径比为52、温度为130°C的双螺杆挤出机得到高温熔体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤c中从模头狭缝口流出的高温熔体依次经过温度分别为200C-300C-300C-30 V的四个激冷辊后得到挤出铸片；挤出铸片进入双向拉伸机得到纵拉比为4.5倍，横拉比为5倍的含油薄膜。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤d中，所述的双向拉伸是双向分步拉伸或双向同步拉伸。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤e中，所述干燥箱温度为100°C，负压在-SOKPa以下，所述吸附剂为活性炭纤维。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤f中，横拉机的横拉比为1.2倍，横拉机温度为120°C。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤g中，热定型温度为125°C。
【文档编号】H01M2/16GK103762325SQ201410013991
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】任富忠, 王志凯, 武星辉, 郅立鹏, 陈继朝 申请人:青岛中科华联新材料有限公司