一种薄型三层共挤锂离子电池隔膜、制备方法及应用与流程

本发明涉及锂电池隔膜领域，尤其涉及一种薄型三层共挤锂离子电池隔膜，同时涉及其制备方法和应用落。

背景技术：

1、随着电池技术的不断发展，特别是在高性能电池如锂离子电池广泛应用于电动汽车、便携式电子设备等领域的背景下，对电池隔膜性能的要求日益提高。电池隔膜在电池中起到隔离正负极、允许离子通过的关键作用，其抗拉强度，尤其是纵向抗拉强度，直接影响电池的安全性、稳定性和使用寿命。在电池的制造过程中，如卷绕或叠片工艺，以及电池在使用过程中受到的内部应力、外部冲击等情况下，需要隔膜具有足够高的纵向抗拉强度以防止破裂或变形，避免正负极接触导致短路等严重问题。然而，现有的电池隔膜在纵向抗拉强度方面存在一定的局限性，难以满足高性能电池的严格要求。

技术实现思路

1、（一）要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是现有的电池隔膜在纵向抗拉强度方面存在一定的局限性，难以满足高性能电池的严格要求。

3、（二）技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄型三层共挤锂离子电池隔膜，所述隔膜具有第一表层、中间夹层、第二表层，所述第一表层、所述中间夹层和所述第二表层依次层叠设置，所述第一表层、所述第二表层为聚丙烯材料，所述中间夹层为聚乙烯材料。

5、作为本发明的一种优选实施方案，所述锂离子电池隔膜的厚度为10～20μm；

6、其中，所述第一表层的厚度为2～5μm，所述第二表层的厚度为2～5μm，所述中间夹层的厚度为4～10μm。

7、作为本发明的一种优选实施方案，所述第一表层采用的聚丙烯材料的熔融指数为0.6g/10min～2.6g/10min，所述第二表层采用的聚丙烯材料的熔融指数为0.6g/10min～2.6g/10min，所述第一表层、所述第二表层采用的聚丙烯材料的熔融指数相同或者不同。

8、作为本发明的一种优选实施方案，所述中间夹层采用的聚乙烯材料的熔融指数为0.3g/10min～0.8g/10min。

9、作为本发明的一种优选实施方案，所述中间夹层的聚乙烯材料中添加有改性剂，所述改性剂为tio2纳米粒子，所述改性剂的添加量为聚乙烯质量的0.5%～1.5%。

10、作为本发明的一种优选实施方案，所述中间夹层的聚乙烯材料中添加有硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的添加量为聚乙烯质量的0.5%～1%。

11、作为本发明的一种优选实施方案，所述硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种。

12、本发明还提供了一种薄型三层共挤锂离子电池隔膜的制备方法，包括步骤：

13、s1.将所述第一表层、所述第二表层、所述中间夹层的制备材料熔融塑化，得到熔融塑化的各层制备原料；

14、s2.采用模内复合的三层共挤模头将熔融塑化的各层制备原料从模头流延挤出，经过牵引拉伸成膜，得到三层共挤的流延膜；

15、s3.使用在线退火工艺，进行退火和拉伸处理；

16、s4.之后进行热定型，再经过冷却，得到薄型三层共挤锂离子电池隔膜。

17、作为本发明的一种优选实施方案，步骤s4中，所述热定型的温度为120～128℃，冷却的温度为45～70℃。

18、作为本发明的一种优选实施方案，步骤s1中，所述第一表层聚丙烯的挤出机工艺参数为：输送段温度为175～185℃，压缩段温度为190～220℃，熔融段温度为210～235℃，螺杆转速为30～70rpm；

19、所述第二表层聚丙烯的挤出机工艺参数为：输送段温度为175～185℃，压缩段温度为190～220℃，熔融段温度为210～235℃，螺杆转速为30～70rpm；

20、所述中间夹层聚乙烯的挤出机工艺参数为：输送段温度175～185℃，压缩段温度为190～220℃，熔融段温度为210～235℃，螺杆转速为30～80rpm。

21、本发明还提供了一种锂电池，包括本发明提供的薄型三层共挤锂离子电池隔膜。

22、（三）有益效果

23、本发明的技术方案具有如下优点：

24、1.本发明的纵向抗拉强度达到2200kgf/cm2以上，远高于传统的薄型聚丙烯电池隔膜。这一特性使得隔膜在电池制造过程中的卷绕或叠片操作以及电池在使用过程中能够承受较大的纵向拉力，有效防止隔膜破裂或变形，在保证隔膜强度的同时将隔膜厚度降低到10μm的水平，既能提升电池的能量密度又能确保安全性。

25、2.本发明采用共混改性的方法，将二氧化钛与高强度的低熔指聚乙烯按特定比例共混生产，使隔膜的结晶性和强度可以兼顾；同时采用模内复合的三层共挤模头，既可以避免传统模头生产过程中三层原料之间的串流问题，还可以让三层膜之间使用不同配方的原料、层间比例，以及加工工艺，使性能和加工性兼顾。产品厚度可降低至10um左右，md拉伸强度可提升10-20%左右，到达2200kgf/cm2及以上，穿刺强度仍能保持在250gf以上。

26、3.本发明使用在线退火工艺，将退火和拉伸工艺结合，隔膜在高温中停留时间显著降低，减少传统退火工艺对隔膜造成的老化降解并且能够提高制成隔膜的成孔一致性。

技术特征：

1.一种薄型三层共挤锂离子电池隔膜，其特征在于，所述隔膜具有第一表层、中间夹层、第二表层，所述第一表层、所述中间夹层和所述第二表层依次层叠设置，所述第一表层、所述第二表层为聚丙烯材料，所述中间夹层为聚乙烯材料。

2.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜的厚度为10～20μm；

3.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述第一表层采用的聚丙烯材料的熔融指数为0.6g/10min～2.6g/10min，所述第二表层采用的聚丙烯材料的熔融指数为0.6g/10min～2.6g/10min，所述第一表层、所述第二表层采用的聚丙烯材料的熔融指数相同或者不同。

4.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述中间夹层采用的聚乙烯材料的熔融指数为0.3g/10min～0.8g/10min。

5.如权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述中间夹层的聚乙烯材料中添加有改性剂，所述改性剂为tio2纳米粒子，所述改性剂的添加量为聚乙烯质量的0.5%～1.5%。

6.如权利要求1或5所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述中间夹层的聚乙烯材料中添加有硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的添加量为聚乙烯质量的0.5%～1%。

7.如权利要求6所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种。

8.一种权利要求1-7任一项所述的薄型三层共挤锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述热定型的温度为120～128℃，冷却的温度为45～70℃。

10.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的薄型三层共挤锂离子电池隔膜。

技术总结
本发明涉及锂电池隔膜领域，具体涉及一种薄型三层共挤锂离子电池隔膜。本发明隔膜为第一表层、中间夹层、第二表层依次层叠设置。本发明的纵向抗拉强度达到2200kgf/cm<supgt;2</supgt;以上，远高于传统的薄型聚丙烯电池隔膜。这一特性使得隔膜在电池制造过程中的卷绕或叠片操作以及电池在使用过程中能够承受较大的纵向拉力，有效防止隔膜破裂或变形，在保证隔膜强度的同时将隔膜厚度降低到10μm的水平，既能提升电池的能量密度又能确保安全性。

技术研发人员：张思宇,周立义,程文杰,马五良,刘建,臧其鹿
受保护的技术使用者：康辉南通新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17