一種高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，屬于電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】。包括如下步驟：第1步、取聚乙烯、二氧化鈦、聚丙烯酰胺、聚丁二烯二醇、二羥甲基丙酸、過氧化二苯甲酰、聚環(huán)內(nèi)酯、增塑劑，混合均勻，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；取氧化鋯、纖維素、白炭黑、分散劑、溶劑，混合均勻，得到混懸液；第3步、將基材薄膜加熱，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，升溫，放冷，即可。本發(fā)明通過基材與涂層兩部分的良好結(jié)合來實現(xiàn)隔膜的優(yōu)異性能，首先，制備得到的基材薄膜具有良好的機(jī)械與絕緣性能，再通過加熱互熔的方式，使涂層與基材之間協(xié)同作用，進(jìn)一步地提高了隔膜的機(jī)械性能。
【專利說明】—種高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，特別是涉及一種具有較高拉伸強(qiáng)度的隔膜的制備方法，屬于電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。當(dāng)對電池進(jìn)行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
[0005]在鋰離子電池中，隔膜的作用主要有兩個方面:一方面起到分隔正、負(fù)極，防止短路的作用；另一方面，隔膜能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，電池內(nèi)阻越小，高倍率放電性能越好，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
[0006]鋰離子電池對隔膜的要求。1.具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機(jī)械隔離；2.有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對鋰離子有很好的透過性；3.耐電解液腐蝕，電化學(xué)穩(wěn)定性好；4.對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力；4.具有足夠的力學(xué)性能，包括穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等；5.空間穩(wěn)定性和平整性好；6.熱穩(wěn)定性和自動關(guān)斷保護(hù)性能好。
[0007]鋰離子電池對隔膜采用的基體材料是聚烯烴材料，其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點。隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。隔膜所采用基體材料對隔膜力學(xué)性能以及與電解液的浸潤度有直接的聯(lián)系。盡管近年來有研究用聚偏氟乙烯、纖維素復(fù)合膜等材料制備鋰離子電池隔膜，但至今商品化的電池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
[0008]在鋰離子電池隔膜的制造中，不僅要保持聚烯烴材料具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，同時還要保證其的電學(xué)性能，具有較大的加工難度。
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是:提供一種具有較高機(jī)械強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜，技術(shù)方案是:
一種高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括如下步驟:
第I步、按重量份計，取聚乙烯60?80份、二氧化鈦5?10份、聚丙烯酰胺4?8份、聚丁二烯二醇I?3份、二羥甲基丙酸4?6份、過氧化二苯甲酰2?4份、聚環(huán)內(nèi)酯I?3份、增塑劑2?4份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；
第2步、按重量份計，取氧化鋯15?20份、纖維素2?7份、白炭黑15?20份、分散劑2?4份、溶劑40?60份，混合均勻，得到混懸液；
第3步、將基材薄膜加熱至90?110°C，保持15?30 min,然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是2?4μ m ;升溫至120?140°C,保持30?60 min,放冷，即可。
[0011 ] 優(yōu)選地，第I步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度控制在190?210°C之間，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在140?160轉(zhuǎn)/分鐘。
[0012]優(yōu)選地，所述的增塑劑是聚乙烯醇或者礦物油。
[0013]優(yōu)選地，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素或者羥乙基纖維素中的一種。
[0014]優(yōu)選地，所述的溶劑是N，N- 二甲基丙烯酰胺。
[0015]有益效果
本發(fā)明通過基材與涂層兩部分的良好結(jié)合來實現(xiàn)隔膜的優(yōu)異性能，首先，制備得到的基材薄膜具有良好的機(jī)械與絕緣性能，再通過加熱互熔的方式，使涂層與基材之間協(xié)同作用，進(jìn)一步地提高了隔膜的機(jī)械性能，同時保持了良好的絕緣性能。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]實施例1
第I步、按重量份計，取聚乙烯60份、二氧化鈦5份、聚丙烯酰胺4份、聚丁二烯二醇I份、二羥甲基丙酸4份、過氧化二苯甲酰2份、聚環(huán)內(nèi)酯I份、增塑劑2份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；
第2步、按重量份計，取氧化鋯15份、纖維素2份、白炭黑15份、分散劑2份、溶劑40份，混合均勻，得到混懸液；
第3步、將基材薄膜加熱至90°C，保持15 min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是2μπι;升溫至120°C，保持30 min，放冷，即可。
[0018]第I步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度190°C之間，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在140轉(zhuǎn)/分鐘。所述的增塑劑是聚乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N，N-二甲基丙烯酰胺。
[0019]實施例2
第I步、按重量份計，取聚乙烯80份、二氧化鈦10份、聚丙烯酰胺8份、聚丁二烯二醇3份、二羥甲基丙酸6份、過氧化二苯甲酰4份、聚環(huán)內(nèi)酯3份、增塑劑4份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；
第2步、按重量份計，取氧化鋯20份、纖維素7份、白炭黑20份、分散劑4份、溶劑60份，混合均勻，得到混懸液；
第3步、將基材薄膜加熱至110°C，保持30 min,然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是4μπι;升溫至140°C，保持60 min，放冷，即可。[0020]第1步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度210°C之間，螺桿的轉(zhuǎn)速160轉(zhuǎn)/分鐘。所述的增塑劑是聚乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N，N- 二甲基丙烯酰胺。
[0021]實施例3
第1步、按重量份計，取聚乙烯70份、二氧化鈦7份、聚丙烯酰胺6份、聚丁二烯二醇2份、二羥甲基丙酸5份、過氧化二苯甲酰3份、聚環(huán)內(nèi)酯2份、增塑劑3份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；
第2步、按重量份計，取氧化鋯17份、纖維素5份、白炭黑17份、分散劑3份、溶劑50份，混合均勻，得到混懸液；
第3步、將基材薄膜加熱至10(TC，保持20 min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是3μm ;升溫至130°C，保持40 min，放冷，即可。
[0022]第1步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度控制在200°C之間，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在150轉(zhuǎn)/分鐘。所述的增塑劑是聚乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N, N-二甲基丙烯酰胺。
[0023]性能試驗
對實施例1~實施例3所得的鋰離子電池用隔膜進(jìn)行性能表征，并以專利CN1819306中的鋰離子電池作對照。結(jié)果如下表所示。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 第I步、按重量份計，取聚乙烯60?80份、二氧化鈦5?10份、聚丙烯酰胺4?8份、聚丁二烯二醇I?3份、二羥甲基丙酸4?6份、過氧化二苯甲酰2?4份、聚環(huán)內(nèi)酯I?3份、增塑劑2?4份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料斗，進(jìn)行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜； 第2步、按重量份計，取氧化鋯15?20份、纖維素2?7份、白炭黑15?20份、分散劑2?4份、溶劑40?60份，混合均勻，得到混懸液； 第3步、將基材薄膜加熱至90?110°C，保持15?30 min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是2?4μ m ;升溫至120?140°C,保持30?60 min,放冷，即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于:所述的第I步中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度控制在190?210°C之間，螺桿的轉(zhuǎn)速控制在140?160轉(zhuǎn)/分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于:所述的增塑劑是聚乙烯醇或者礦物油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于:所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素或者羥乙基纖維素中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于:所述的溶劑是N，N- 二甲基丙烯酰胺。
【文檔編號】C08L23/06GK103730619SQ201310604027
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】袁宏亮 申請人:沃太能源南通有限公司