一种面向电气储能的电池隔膜材料制备方法与流程

本技术涉及电池隔膜材料制备，具体涉及一种面向电气储能的电池隔膜材料制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，储能电池的应用也逐渐广泛，电气储能电池主要由正电极、负电极、电解液以及电池隔膜组成，电池隔膜是电池正负极之间的一层隔膜材料，能够避免电池正负极直接接触导致短路，是重要的电池组件之一，能够直接影响到电池的容量、循环以及安全性能等特性，因此优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要作用。

2、目前电池隔膜材料主要通过在氢氧化镁表面接枝包覆聚乙烯马来酸酐，再将树脂接枝包覆改性的氢氧化镁和基体树脂熔融共混制成，最后通过对隔膜材料的纵向、横向同步拉伸，保证隔膜上的微孔形状和孔径不发生变形。通常在电池隔膜材料拉伸的过程中，拉伸流程的温度通常为预设参数，然而在实际生产过程中电池隔膜材料的状态存在一定的偏差，纵横向同步拉伸温度过高可能会导致隔膜的均匀性较差，且可能在强拉伸应力的作用下导致隔膜的网格结构遭受不可逆的破坏，最终导致隔膜性能较差，影响产品品质。

技术实现思路

1、鉴于以上内容，有必要提供一种面向电气储能的电池隔膜材料制备方法，实现对电池隔膜拉伸状态进行自适应温度调整。

2、本技术一个实施例提供了一种面向电气储能的电池隔膜材料制备方法，所述方法包括：

3、步骤一：将低密度聚乙烯和二甲苯加入反应容器中，完全溶解后升温加入过氧化二异丙苯，保温停止反应后降至室温，加入乙醇后搅拌，产物沉淀析出后抽滤、清洗，烘干至恒重，获得马来酸酐接枝聚乙烯；

4、步骤二：将马来酸酐接枝聚乙烯完全溶解在乙酸丁酯中，获得马来酸酐接枝聚乙烯溶液；

5、步骤三：将干燥后的氢氧化镁细粉加入马来酸酐接枝聚乙烯溶液中，进行一段接枝反应；

6、步骤四：再次加入干燥后的氢氧化镁细粉进行二段接枝反应，在氢氧化镁表面形成氢氧化镁接枝包覆颗粒；

7、步骤五：将聚烯烃树脂、氢氧化镁接枝包覆颗粒、成孔剂熔融共混并挤出，牵引成膜，得到薄膜；

8、步骤六：将薄膜依次进行纵向拉伸、萃取、纵横向同步拉伸；对纵横向同步拉伸的温度进行自适应调整，得到经过拉伸处理的薄膜；

9、所述对纵横向同步拉伸的温度进行自适应调整的具体过程为：

10、将各时刻采集的所有波长的拉曼光谱数据组成的序列作为各隔膜拉曼光谱强度序列；根据各隔膜拉曼光谱强度序列的强度波动特征以及强度差异特征，确认拉伸噪声点；根据各拉伸噪声点的强度分布趋势特征以及形状特征，确认拉伸噪声确信点；根据剔除拉伸噪声确信点后的隔膜拉曼光谱数据，结合光谱角匹配，对下一时刻的隔膜拉伸温度进行调整；

11、步骤七：将经过拉伸处理的薄膜下进行热定型，得到电气储能电池的隔膜。

12、其中一些实施例中，步骤一中所述升温加入过氧化二异丙苯具体操作过程为升温至115~125℃，按低密度聚乙烯质量的0.055~0.065%加入过氧化二异丙苯；所述保温的时长为4.5~5.5h；所述加入乙醇后搅拌的时长为35~55min；所述清洗的次数为2~4次；所述烘干的温度为65~75℃。

13、其中一些实施例中，所述过氧化二异丙苯为用二甲苯溶解配制所得的溶液。

14、其中一些实施例中，步骤三中所述将干燥后的氢氧化镁细粉加入马来酸酐接枝聚乙烯溶液中，干燥后的氢氧化镁细粉与马来酸酐接枝聚乙烯的质量比为1.5~2:1；所述进行一段接枝反应的具体过程为以5℃/min微波加热升温至55~65℃，搅拌并保温反应35~45min。

15、其中一些实施例中，步骤四中所述进行二段接枝反应的马来酸酐接枝聚乙烯与氢氧化镁质量比为35~45:1，以10℃/min的速率微波加热升温至125~135℃，搅拌并保温反应25~35min。

16、其中一些实施例中，步骤六中所述纵向拉伸的温度为55~75℃，倍率为1.5~3；所述纵横向同步拉伸中，纵向拉伸倍率为1.3~1.5，横向拉伸倍率为1.4~1.9。

17、其中一些实施例中，所述确认拉伸噪声点的具体过程为：

18、对各隔膜拉曼光谱强度序列进行拟合获取各隔膜拉曼光谱曲线，并获取各隔膜拉曼光谱强度序列上所有的波峰点；对于各隔膜拉曼光谱强度序列，将各波峰点依次进行剔除，将隔膜拉曼光谱强度序列中剩余数据组成各波峰点的剔除序列；将各波峰点及其左侧、右侧的连续n个数据点组成各波峰点的波峰变动序列；

19、将各波峰点的强度值与隔膜拉曼光谱曲线上最大强度值的差值绝对值记为各波峰点的峰值强度差异；将隔膜拉曼光谱强度序列的强度均值与各波峰点的剔除序列的强度均值的差值绝对值记为强度分布差异；各波峰点的影响平缓指数与所述峰值强度差异成递增关系、与所述强度分布差异成递减关系；

20、将各波峰点的强度值与对应波峰变动序列的强度均值的差值绝对值作为各波峰点的突出系数，根据所有波峰点的突出系数对波峰点进行聚类获得各聚类簇；将各波峰点所在聚类簇中所有数据的个数与对应隔膜拉曼光谱强度序列的元素总个数的比值作为出现概率；将各波峰点的波峰变动序列的元素方差值与隔膜拉曼光谱曲线上其余各波峰变动序列的元素方差值的差值绝对值记为变动分布差异，各波峰点的邻近特异度与各波峰点的所述出现概率、所有所述变动分布差异的累加和均成递增关系；

21、各波峰点的拉伸噪声确信度与各波峰点所述影响平缓指数、所述邻近特异度均成递增关系；根据各隔膜拉曼光谱曲线上所有波峰点的拉伸噪声确信度对波峰点进行聚类，将拉伸噪声确信度的平均值最大的聚类簇中的波峰点作为拉伸噪声点。

22、其中一些实施例中，所述确认拉伸噪声确信点的具体过程为：

23、将所有拉伸噪声点对应隔膜拉曼光谱数据组成的序列作为噪点判断序列，进行拟合获取噪点判断曲线；

24、将任一拉伸噪声点的强度值与噪点判断序列的元素均值的差值绝对值记为噪点强度差异；将所述任一拉伸噪声点与其余各拉伸噪声点的峰宽值的差值绝对值记为峰宽差异值；所述任一拉伸噪声点的物质光谱显著指数与所述噪声强度差异以及所述任一拉伸噪声点所有所述峰宽差异值的和值均与成递增关系；

25、对于各拉伸噪声点，在噪点判断序列中取左侧预设数值个数据点构建各拉伸噪声点的攀爬特征序列，计算攀爬特征序列中各数据点与前一数据点在所述噪点判断曲线中的斜率值的差值绝对值，记为斜率差异值；获取各拉伸噪声点的攀爬特征序列的趋势性强度、趋势统计量，将所述趋势性强度与所述趋势统计量的乘积记为趋势融合项；各拉伸噪声点的峰体锐度系数与所述斜率差异值、所述趋势融合项均成递增关系；

26、将各拉伸噪声点所述物质光谱显著指数与所述峰体锐度系数的乘积作为各拉伸噪声点的峰点判断偏差指数；根据所有拉伸噪声点的峰点判断偏差指数进行阈值分割，将峰点判断偏差指数小于划分阈值的拉伸噪声点作为拉伸噪声确信点。

27、其中一些实施例中，所述对下一时刻的隔膜拉伸温度进行调整的过程包括：

28、将剔除拉伸噪声确信点对应的拉曼光谱数据组成的序列作为拉曼光谱干净数据序列；获取隔膜拉曼光谱干净数据序列中所有数据点对应波长在标准电池隔膜的拉曼光谱数据库中的标准强度，组成标准隔膜拉曼光谱数据序列；

29、将拉曼光谱干净数据序列与标准隔膜拉曼光谱数据序列作为输入，利用匹配算法，获取光谱角匹配值；将光谱角匹配值的归一化值作为隔膜拉伸温度适配指数；将所有时刻的隔膜拉伸温度适配指数按照时间升序排列获取隔膜拉伸温度适配指数序列，采用序列预测算法，获取下一时刻的隔膜拉伸温度适配指数；

30、当下一时刻的隔膜拉伸温度适配指数大于等于预设阈值时，纵横向同步拉伸温度不变；否则，计算下一时刻的隔膜拉伸温度适配指数与预设阈值的差值，记为适配调节因子；将当前时刻之前纵横向同步拉伸温度的极差值、所述适配调节因子以及当前时刻的电池隔膜设备拉伸温度的和值作为下一时刻的电池隔膜设备拉伸温度。

31、其中一些实施例中，所述热定型的温度为110~115℃，时长为30~40min。

32、本技术至少具有如下有益效果：

33、本技术主要通过对电池隔膜拉曼光谱数据进行分析，构建拉伸噪声确信度，表征隔膜拉伸拉曼光谱数据中噪声数据点和正常数据点的差异情况以及噪声对拉曼光谱数据的影响情况，进而准确划分出正常点和拉伸噪声点；进一步构建峰点判断偏差指数，表征隔膜拉曼光谱数据中物质拉曼峰与噪声数据的特诊差异情况，进一步有效划分出拉伸噪声确信点和正常点；最终构建隔膜拉伸温度适配指数，用于自适应调整电池隔膜拉伸设备的纵横向同步拉伸温度，解决电池隔膜材料在纵横向同步拉伸过程中无法根据电池隔膜拉伸状态进行自适应温度调整的问题，提升电池隔膜的质量。