一种锂电池隔膜的制备方法与流程

本发明属于锂电池隔膜，具体涉及一种锂电池隔膜的制备方法。

背景技术：

1、隔膜是锂离子电池的关键部件，因为它在正极和负极之间提供了一个物理屏障，以防止电路短路。隔膜还作为电池充放电循环期间离子运输的电解质储层。锂离子电池的性能在很大程度上受到隔膜材料和结构的影响。隔膜必须对锂离子电池中的电解质和电极材料具有化学和电化学稳定性。同样的，也有较高的力学性能要求，如纵向(md)和横向(td)的抗拉强度和穿刺强度。聚烯烃隔膜(pe)是目前最主要的隔膜产品，虽然当前pe隔膜产品已经实现了商品化应用，但是其闭孔温度与破膜温度的温度很小。隔膜虽然能够在pe熔点附近将其微孔及时地进行闭合，但这个过程会产生过大的收缩变形，甚至出现破膜的现象，存在巨大的安全隐患。

2、针对以上问题，目前主要通过表面涂覆改性、表面接枝改性和共混改性等方法提高隔膜的穿刺强度、改善热缩性能等。在工业上利用粘结剂(如pvdf-hfp)将无机材料涂覆在隔膜表面进行涂覆。最后制备出复合隔膜。经过涂覆后，隔膜的热稳定性能可以得到大幅度的提高，且其他性能也较为优良。虽然这种改性处理方法能够赋予pe隔膜高热稳定性，但是在这个过程中需要用到粘结剂，而隔膜又需要长时间的浸润在电解液的环境中，这使得其表面涂覆的材料极其容易发生脱落，从而影响到整个隔膜的性能。此外，在粘接过程中，由于pe极性低，使得粘接性能较差，因此需要对其进行改性。

3、因此，为解决上述问题，制备高力学性能且具有良好粘接性的隔膜具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂电池隔膜的制备方法，该方法制备的隔膜同时具有较好的耐穿刺性和粘接性。

2、第一方面，本发明提供一种锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一，将粘均分子量为50-100万的聚乙烯、粘均分子量为200-400万的超高分子量聚乙烯、聚丙烯、受阻胺抗氧化剂、氢化聚丁二烯和溶剂混合并搅拌，使混合物发生溶胀，然后进行塑化，得到均相混合物，其中，所述聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、受阻胺抗氧化剂、氢化聚丁二烯、溶剂的重量比为(15-20):(1-5):(5-10)：(0.2-1):(1-5):(60-85)；

4、步骤二，将所述均相混合物经过铸片冷却定型得到铸片，将所述铸片避光在30-50℃条件下静置24-48h，得到油膜；

5、步骤三，将所述油膜进行双向同步拉伸，然后用萃取剂和光引发剂进行萃取，所述萃取剂和光引发剂的重量比为(90.0-99.9):(0.1-10.0)；

6、步骤四，将萃取后得到的薄膜进行横向拉伸，然后进行紫外照射固化，固化时间为2-30秒；

7、步骤五，将固化后的薄膜进行热定型，得到锂电池隔膜。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

9、1.目前对于隔膜引入交联结构中，主要通过辐照方式进行，此种方式容易引起膜分子量下降，使强度下降。本发明通过引入与烯烃相容性好的氢化聚丁二烯进入体系内，有效的引入双键，增加无定形区的交联结构，可以有效提高膜穿刺强度。

10、2.通过优选抗氧剂，降低抗氧剂对后续交联过程中的负面影响。

11、3.通过萃取过程引入光引发剂，降低在挤出加工过程中产生的引发剂和双键的损失，同时降低光引发剂对膜骨架内部的负面影响，使光照引发产生的自由基仅在表面和非晶部分得到交联结构，从而提高膜强度。

12、4.通过对光照时间的控制，使膜表面还存在部分双键结构，以便膜后续的涂覆改性，具有提高粘接性能的能力。

技术特征：

1.一种锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

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，所述溶剂为白油。

3.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，步骤一中溶胀温度为50-100℃，塑化温度为150-220℃。

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，所述聚丙烯粘均分子量为50-100万，所述氢化聚丁二烯重均分子量为1000-4000。

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，步骤二中所述铸片冷却定型过程中激冷辊温度为10-50℃，铸片厚度为2000μm-3000μm。

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，步骤三中双向拉伸的温度为100℃-135℃，拉伸倍率为5-10倍。

7.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，步骤三中萃取温度为20-50℃，萃取时间为2-10分钟。

8.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，步骤四中横向拉伸倍率为1.1-1.6倍，温度为110℃-150℃。

9.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，步骤四中紫外波长范围为280nm-400nm。

10.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，步骤五中热定型温度为110℃-150℃，时间为10-40分钟，最后得到的锂电池隔膜厚度为10μm-20μm。

技术总结
本发明涉及一种锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、受阻胺抗氧化剂、氢化聚丁二烯和溶剂混合并搅拌，使混合物发生溶胀，然后进行塑化，得到均相混合物；将所述均相混合物经过铸片冷却定型得到铸片，将所述铸片避光在30‑50℃条件下静置24‑48h，得到油膜；将所述油膜进行双向同步拉伸，然后用萃取剂和光引发剂进行萃取，所述萃取剂和光引发剂的重量比为(90.0‑99.9):(0.1‑10.0)；将萃取后得到的薄膜进行横向拉伸，然后进行紫外照射固化，固化时间为2‑30秒；将固化后的薄膜进行热定型，得到锂电池隔膜。该方法制备的隔膜同时具有较好的耐穿刺性和粘接性。

技术研发人员：白世顺,张绪杰,刘杲珺,薛山,刘志刚,董秋春
受保护的技术使用者：中材锂膜有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15