一种锂电池用离型保护膜及其制备方法与流程

本申请涉及锂电池技术的领域，尤其是涉及一种锂电池用离型保护膜及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池具有较高的能量密度、平稳的工作电压、循环寿命长、无记忆效应等特点，因此广泛地应用于消费类电子产品、电动汽车和储能基站等，被认为是最具发展潜力的化学电源之一。近年来，随着智能化、便携式电子产品，如智能手机、数码相机、笔记本电脑等的普及、电动汽车的高速发展和储能技术应用成熟化，锂电池的市场需求与日俱增，因此，开发高可靠性、长寿命、低成本的锂电池是大势所趋。

2、在锂电池中，电解液与正负极接触会发生反应，产生电荷并释放出能量，在这个过程中，如果正负极之间直接接触或短路，就会产生过大的电流和热量，从而引起电池爆炸或着火等危险情况。此外，电解液还容易发生泄漏，进一步危及人身财产安全。

3、为了避免这些危险情况的发生，锂电池需要采用离型保护膜对正负极进行隔离。离型保护膜通常由聚合物材料制成，如聚丙烯薄膜(pp膜)或聚乙烯薄膜(pe膜)，其具有优异的绝缘性能和化学稳定性，能够有效隔离正负极之间的直接接触，防止短路和电解液的泄漏。但是这些薄膜存在热稳定性较差、机械强度低等缺点，在高温下容易发生热分解和氧化反应，会影响其性能和寿命，因此，有必要提高锂电池离型保护膜的热稳定性，进一步提高锂电池的性能。

技术实现思路

1、为了提高离型保护膜的热稳定性，本申请提供一种锂电池用离型保护膜及其制备方法。

2、本申请提供的一种锂电池用离型保护膜，采用如下的技术方案：

3、一种锂电池用离型保护膜，包括改性聚丙烯基材和离型剂，所述离型剂包括以下重量份原料：40-60份端羟基含氟聚硅氧烷、6-12份聚丙烯腈、15-25份环氧树脂、1-2份2-乙基-4-甲基咪唑、2-4份锌硬脂酸、3-6份插层绢云母。

4、通过采用上述技术方案，采用将聚丙烯基材进行改性，提高其机械强度及耐高温性能，可以有效提高离型保护膜的热稳定性；含氟聚硅氧烷和环氧树脂具有较高的热稳定性，能够在高温下保持稳定，防止离型剂失效；聚丙烯腈可以提高离型剂的粘附性和隔离性能，同时增强其耐久性和稳定性；环氧树脂可以增强离型剂与正负极材料之间的粘结力，确保离型剂能够稳定地附着在聚丙烯薄膜表面；2-乙基-4-甲基咪唑具有良好的抗溶解性，可以有效地保护电池正负极材料，减少溶解和损耗；锌硬脂酸能够在高温下催化分解离型剂中的活性物质，降低其分解速率，从而起到热稳定的作用；插层绢云母具有层状结构，能够形成有效的隔离层，阻止正负极直接接触，提供良好的电池隔离性能；通过采用上述材料作离型剂，可以有效提高锂电池离型保护膜的热稳定性。

5、优选的，所述离型剂包括以下重量份原料：50份端羟基含端羟基含氟聚硅氧烷、9份聚丙烯腈、20份环氧树脂、1.5份2-乙基-4-甲基咪唑、3份锌硬脂酸、4.5份插层绢云母。

6、优选的，所述改性聚丙烯基材包括以下重量份原料：40-60份聚丙烯、5-15份硅烷改性纳米纤维素、0.3-1份引发剂。

7、通过采用上述技术方案，采用硅烷改性纳米纤维素对聚丙烯机械改性，纳米纤维素的强度高、比表面积大、可生物降解，可以有效增强聚丙烯的机械强度和耐高温性能，采用硅烷偶联剂和纳米纤维素发生偶联反应，可以增强纳米纤维素对聚丙烯材料复合，进一步提高聚丙烯的机械强度和耐高温性能。

8、优选的，所述改性聚丙烯基材包括以下重量份原料：50份聚丙烯、10份硅烷改性纳米纤维素、0.7份引发剂。

9、优选的，所述硅烷改性纳米纤维素包括以下重量份原料：8-20份纳米纤维素、0.4-1份硅烷偶联剂、80-100份去离子水。

10、优选的，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种。

11、本申请提供的一种锂电池用离型保护膜的制备方法，采用如下的技术方案：

12、一种锂电池用离型保护膜的制备方法，包括以下步骤：

13、s1.将改性聚丙烯基材送入挤出机，经熔融、挤出、双向拉伸后获得改性聚丙烯薄膜；

14、s2.将40-60份端羟基含氟聚硅氧烷、6-12份聚丙烯腈、15-25份环氧树脂混合后，加入1-2份2-乙基-4-甲基咪唑、2-4份锌硬脂酸、3-6份插层绢云母，分散均匀，得到离型剂；

15、s3.将离型剂以80-100g/m2的用量涂覆于改性聚丙烯薄膜表面，随后进行干燥，待冷却至室温后，得到锂电池用离型保护膜。

16、通过采用上述技术方案，将改性后的聚丙烯基材经熔融、挤出、双向拉伸后获得改性聚丙烯薄膜，将离型剂涂覆在改性聚丙烯薄膜表面，通过控制离型剂的涂覆量，可以有效获得具有较高机械强度和热稳定性的离型保护膜。

17、优选的，所述改性聚丙烯薄膜的厚度为10-80μm。

18、优选的，所述改性聚丙烯基材的制备方法，包括以下步骤：

19、将40-60份聚丙烯、5-15份硅烷改性纳米纤维素、0.3-1份引发剂混合均匀后，置于挤出机中熔融、挤出、造粒，随后进行注塑，得到改性聚丙烯基材。

20、优选的，所述硅烷改性纳米纤维素的制备方法，包括以下步骤：

21、将0.4-1份硅烷偶联剂加入到80-100份去离子水中，充分搅拌均匀，得到硅烷偶联剂混合液；随后将8-20份纳米纤维素加入到硅烷偶联剂混合液中，在60-100℃下，反应2-6h，随后调节反应液ph至3-4，继续反应2-4h；反应结束后取出，随后进行冻干干燥、细化，得到硅烷改性纳米纤维素。

22、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

23、1.通过采用上述技术方案，采用将聚丙烯基材进行改性，提高其机械强度及耐高温性能，可以有效提高离型保护膜的热稳定性；含氟聚硅氧烷和环氧树脂具有较高的热稳定性，能够在高温下保持稳定，防止离型剂失效；聚丙烯腈可以提高离型剂的粘附性和隔离性能，同时增强其耐久性和稳定性；环氧树脂可以增强离型剂与正负极材料之间的粘结力，确保离型剂能够稳定地附着在聚丙烯薄膜表面；2-乙基-4-甲基咪唑具有良好的抗溶解性，可以有效地保护电池正负极材料，减少溶解和损耗；锌硬脂酸能够在高温下催化分解离型剂中的活性物质，降低其分解速率，从而起到热稳定的作用；插层绢云母具有层状结构，能够形成有效的隔离层，阻止正负极直接接触，提供良好的电池隔离性能；通过采用上述材料作离型剂，可以有效提高锂电池离型保护膜的热稳定性；

24、2.通过采用上述技术方案，采用硅烷改性纳米纤维素对聚丙烯机械改性，纳米纤维素的强度高、比表面积大、可生物降解，可以有效增强聚丙烯的机械强度和耐高温性能，采用硅烷偶联剂和纳米纤维素发生偶联反应，可以增强纳米纤维素对聚丙烯材料复合，进一步提高聚丙烯的机械强度和耐高温性能。

技术特征：

1.一种锂电池用离型保护膜，其特征在于：所述离型保护膜包括改性聚丙烯基材和离型剂，所述离型剂包括以下重量份原料：40-60份端羟基含氟聚硅氧烷、6-12份聚丙烯腈、15-25份环氧树脂、1-2份2-乙基-4-甲基咪唑、2-4份锌硬脂酸、3-6份插层绢云母。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池用离型保护膜，其特征在于：所述离型剂包括以下重量份原料：50份端羟基含端羟基含氟聚硅氧烷、9份聚丙烯腈、20份环氧树脂、1.5份2-乙基-4-甲基咪唑、3份锌硬脂酸、4.5份插层绢云母。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池用离型保护膜，其特征在于：所述改性聚丙烯基材包括以下重量份原料：40-60份聚丙烯、5-15份硅烷改性纳米纤维素、0.3-1份引发剂。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池用离型保护膜，其特征在于：所述改性聚丙烯基材包括以下重量份原料：50份聚丙烯、10份硅烷改性纳米纤维素、0.7份引发剂。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池用离型保护膜，其特征在于：所述硅烷改性纳米纤维素包括以下重量份原料：8-20份纳米纤维素、0.4-1份硅烷偶联剂、80-100份去离子水。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池用离型保护膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-甲氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种。

7.根据权利要求1-6所述的一种锂电池用离型保护膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种锂电池用离型保护膜的制备方法，其特征在于：所述改性聚丙烯薄膜的厚度为10-80μm。

9.根据权利要求7所述的一种锂电池用离型保护膜的制备方法，其特征在于：所述改性聚丙烯基材的制备方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种锂电池用离型保护膜的制备方法，其特征在于：所述硅烷改性纳米纤维素的制备方法，包括以下步骤：

技术总结
本申请公开了一种锂电池用离型保护膜及其制备方法，涉及锂电池技术领域。所述离型保护膜包括改性聚丙烯基材和离型剂，其制备方法，包括以下步骤：S1.将改性聚丙烯基材送入挤出机，经熔融、挤出、双向拉伸后获得改性聚丙烯薄膜；S2.将40‑60份端羟基含氟聚硅氧烷、6‑12份聚丙烯腈、15‑25份环氧树脂混合后，加入1‑2份2‑乙基‑4‑甲基咪唑、2‑4份锌硬脂酸、3‑6份插层绢云母，分散均匀，得到离型剂；S3.将离型剂以80‑100g/m2的用量涂覆于改性聚丙烯薄膜表面，随后进行干燥，待冷却至室温后，得到锂电池用离型保护膜。本申请提供的一种锂电池用离型保护膜，不仅具有较高抗张强度和断裂伸长率，还具有较强的耐高温能力和热稳定性。

技术研发人员：吴君,孙文训,胡海林,房文会,胡守道,罗建方,潘迪
受保护的技术使用者：绍兴翔宇绿色包装有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/25