專利名稱：一種雙向拉伸pp隔膜強(qiáng)化退火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙向拉伸PP鋰離子電池隔膜新材料，尤其涉及的是一種雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火方法。
背景技術(shù)：
我國鋰離子電池的市場蓬勃發(fā)展，隔膜材料被稱為電池的“第三電極”，在制造電池的材料中占有非常重要的地位。鋰離子電池隔膜是一種多孔的薄膜，阻隔正負(fù)極防止電池內(nèi)部短路，但允許離子流快速通過，從而完成在電化學(xué)充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。隨著鋰電池越做越精巧，對隔膜的要求也越來越高。無論在哪種電池中，隔膜的作用都非常重要，至今為止我們還沒有得到性能最佳理想的電池。同樣，不同種類的電池隔膜也存在各種不足。優(yōu)異的隔膜材料要有以下特點(diǎn):1、絕緣，是電子導(dǎo)電的絕緣體；2、對電解液的排斥最?。?、熱性能穩(wěn)定性；4、機(jī)械強(qiáng)度高便于加工，5、對電解液的化學(xué)穩(wěn)定好，不降解；6、能夠有效地阻止顆粒、膠體或其它可溶物在正負(fù)電極之間的遷移；7、能夠快速地被電解液浸潤；8、厚度及其它的性質(zhì)應(yīng)該是均一的；9、電阻小，即對電介質(zhì)離子運(yùn)動(dòng)的阻力要小，這樣電池在大電流放電時(shí)的能量損耗就小。雙向拉伸PP隔膜，經(jīng)過二次拉伸和TDO的熱定型，在結(jié)構(gòu)上有了很大的變化，在拉伸過程中基本完成了 β晶形向a晶形的轉(zhuǎn)化，因此經(jīng)過TDO的熱定型段后，結(jié)晶度較高，影響了隔膜的韌性和穿刺強(qiáng)度。同時(shí)因?yàn)樵诟邚棏B(tài)拉伸過程中，成孔的同時(shí)在孔隙的尖角處也形成了應(yīng)力集中點(diǎn)，按照斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)，這個(gè)尖角處嚴(yán)重影響了隔膜的強(qiáng)度，在實(shí)際的試驗(yàn)中也證明這一點(diǎn)。為了對雙向拉伸PP隔膜的強(qiáng)度，韌性，穿刺強(qiáng)度的提高，必須采用強(qiáng)化退火工序，本專利就是為了這種隔膜的強(qiáng)化退火工序而產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決雙向拉伸PP隔膜的脆性高、韌性差、穿刺強(qiáng)度低、在隔膜加工和使用過程中不太適應(yīng)的缺點(diǎn)，如:它的孔隙率高對隔膜強(qiáng)度影響很大，不能使孔隙率與強(qiáng)度同時(shí)增高，另外它的熱收縮較大，這是PP材料有形狀記憶的特性決定的，因此對電池的安全性危害很大，本發(fā)明提供一種雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火方法，包括以下步驟:Al、雙工位放卷機(jī)放卷；A2、縱向強(qiáng)化拉伸:從雙工位放卷機(jī)(I)放卷位置A上的隔膜卷，剝離出隔膜頭，將其固定在縱拉伸機(jī)
(2)的穿膜鏈條上，通過強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥(3)、氣動(dòng)橡膠壓輥(4)、強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥
(5)達(dá)到拉伸機(jī)冷卻輥(6)；拉伸機(jī)的拉伸比范圍；1:2或1:1.3 —1.4 ;
輥筒加熱介質(zhì)和溫度范圍；強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2溫度135°C，油加熱；預(yù)熱輥的速比1:1.02:1.05 ;強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3溫度140°C，油加熱；拉伸間隙選擇30 mm ；強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥5溫度40°C，水加熱；強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6溫度40°C，水加熱；各輥速調(diào)整方式第一個(gè)預(yù)熱輥12M/min，后面的速度按速度比例增加；強(qiáng)化拉伸比為1:1. 35，生產(chǎn)速度為17. 37M/min ；A3、切邊，卷邊，牽引展平a、當(dāng)隔膜進(jìn)入收卷機(jī)正常收卷后，打開氣動(dòng)切邊裝置(7)，同時(shí)開啟卷邊裝置
(8)，切邊寬度；50±20mm ;b、切邊之前，首先要啟動(dòng)牽引展平輥(9)，調(diào)整展平輥(9)對隔膜進(jìn)行展平，有利于后邊收卷；A4、雙工位收卷在收卷機(jī)的雙工位，裝上收卷紙芯，把從拉伸機(jī)冷卻輥6出來的隔膜，通過切邊裝置(7)，牽引展平輥(9)的隔膜平整的貼在雙工位收卷機(jī)收卷工位C軸的紙芯上，進(jìn)行收卷，當(dāng)切邊裝置(7)工序切邊后，收卷張力已經(jīng)穩(wěn)定，按下手動(dòng)按鈕，換卷轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)，再把切過邊的隔膜收卷在D軸新的卷芯上；收卷寬度1500mm ;卷芯的尺寸3英寸；長度1600mm ;擺動(dòng)范圍±30mm ;張力調(diào)整范圍38N;壓力調(diào)整范圍65N ;收卷直徑達(dá)到450 mm，按動(dòng)換卷按鈕，把收卷的隔膜轉(zhuǎn)到卸卷位置；切斷隔膜附在待用卷芯上，進(jìn)行收卷，卸下收卷好的膜卷后，換上空的紙卷芯。本發(fā)明有效的解決了 PP干法雙向拉伸隔膜的上述問題，并能相應(yīng)的提高電池的其他性能。
圖1為本發(fā)明雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；1、雙工位放卷機(jī)，包括工位A和工位B ;2、強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥，共3只；3、強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥；4、氣動(dòng)橡膠壓輥，6只；5、強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥；6、強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥，2只；
7、切邊裝置，2套；8、卷邊裝置，2套；9、牽引展平輥；10、雙工位收卷機(jī)，包括工位C和工位D ；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火設(shè)備參考圖1，雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火設(shè)備，包括雙工位放卷機(jī)1，采用雙工位放卷機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)卡頭，卡頭適用于3英寸紙管芯,放卷的最大直徑為450 mm，卷芯長度1600 mm。一個(gè)工位A放卷，另一個(gè)工位B安裝新膜卷待用，翻轉(zhuǎn)采用手動(dòng)。放卷張力控制，采用張力傳感器顯示，手動(dòng)調(diào)整磁粉制動(dòng)器的電流。 強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2，共有3只，強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥3只采用雙流道，對流形式的流道加熱，減少強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2的橫向溫度差。強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2的輥筒直徑為320mm，長度為1600 mm,表面粗糙度Ra=0.05 μ m。為了增加隔膜的包角，3只強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2采用交叉式排列，為了減少隔膜在預(yù)熱過程中的收縮每個(gè)強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2都配有氣動(dòng)橡膠壓輥4。預(yù)熱輥筒的加熱，采用3組油加熱單元，循環(huán)加熱，用流量比率閥和智能儀表進(jìn)行溫度控制，強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用伺服電機(jī)，各強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，功率2.2KW。強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3采用雙流道、對流形式的流道加熱，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)功率4KW，配有油加熱單元一套，配一氣動(dòng)橡膠壓輥4，強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3的輥筒直徑180mm,長度為1600 mm,表面粗糙度Ra=0.02 μ m。氣動(dòng)橡膠壓輥4，共6只，氣動(dòng)橡膠壓輥4的直徑為120 mm,外面包覆的硅橡膠厚度20 mm，伸縮由氣缸執(zhí)行，氣動(dòng)橡膠壓輥4的壓力調(diào)整是根據(jù)氣源的壓力進(jìn)行調(diào)整，每一氣路設(shè)一個(gè)調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥5也采用雙流道、對流形式的流道加熱，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)功率4KW，配有水加熱單元一套，配一套氣動(dòng)壓輥，輥筒直徑180 mm,長度為1600 mm,表面粗糙度Ra=0.02y m。強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3、強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥5的間隙可以調(diào)整，一般控制在< 50 mm。強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6，共2只，強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6也是采用雙流道，對流形式的流道，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)功率2.2KW，配有水加熱單元各一套，2只冷卻輥，強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6的輥筒直徑180 mm,長度為1600 mm,表面粗糙度Ra=0.05 μ m。牽引切邊裝置7，共2套，在強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6與牽引展平輥9之間，兩邊各設(shè)有一把氣動(dòng)切邊刀，采用剃須刀片，把因?yàn)槔祛i縮的較厚的邊切掉。兩把切刀，手動(dòng)按鈕氣動(dòng)控制。牽引展平輥9是單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，輥筒直徑為320 mm，長度為1600 mm，表面粗糙度Ra=0.05 μ m。卷邊裝置8，共2套，在切邊裝置7的兩邊切刀下方，設(shè)有廢邊卷取裝置，速度可調(diào)整，與生產(chǎn)速度同步，采用3英寸紙卷芯，收到滿卷后可以更換。牽引展平輥9采用橡膠弓形輥，它的弓度可以調(diào)整，主要是為了收卷隔膜時(shí)，隔膜不皺。牽引展平輥9后設(shè)有雙工位收卷機(jī)10，雙工位收卷機(jī)10采用雙工位收卷機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)卡頭，一個(gè)工位C收卷，另一個(gè)工位D安裝紙卷芯待用，翻轉(zhuǎn)采用手動(dòng)。收卷張力控制，采用張力傳感器與伺服電機(jī)自動(dòng)反饋控制。收卷芯的長度1600 mm，卷芯規(guī)格為3英寸，收卷的最大直徑450 mm。實(shí)施例2雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火方法Al、雙工位放卷機(jī)放卷；雙向拉伸的PP隔膜分切成卷的隔膜，放在雙工位放卷機(jī)I上，兩邊采用氣動(dòng)卡頭頂緊，調(diào)整磁粉制動(dòng)器的電流，使隔膜的放卷張力在2 — 5N/M，進(jìn)入強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2時(shí)，使隔膜表面平整并且無拉伸變形。A2、縱向強(qiáng)化拉伸從雙工位放卷機(jī)I放卷位置A上的隔膜卷，剝離出隔膜頭，將其固定在縱拉伸機(jī)2的穿膜鏈條上，通過強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3、氣動(dòng)橡膠壓輥4、強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥5達(dá)到拉伸機(jī)冷卻輥6輥，并通過切邊裝置7，卷邊裝置8，牽引展平輥9進(jìn)入雙工位收卷機(jī)10的C軸。當(dāng)把隔膜穿過強(qiáng)化拉伸機(jī)后，調(diào)整放卷張力，待各輥上的隔膜都平整，無皺折后，先打下強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2第一只輥的壓輥，如果沒有褶皺依次打下后面壓輥。拉伸機(jī)的拉伸比范圍；1:2，一般為1:1.3—1.4 ;輥筒加熱介質(zhì)和溫度范圍；強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2溫度135°C，油加熱；預(yù)熱輥的速比1:1.02:1.05 ;強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3溫度140°C，油加熱；拉伸間隙選擇30 mm;強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥5溫度:40°C，水加熱； 強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6溫度:40°C，水加熱；各輥速調(diào)整方式:第一個(gè)預(yù)熱輥12M/min，后面的速度按速度比例增加。強(qiáng)化拉伸比為1:1.35，生產(chǎn)速度為17.37M/min。A3、切邊，卷邊，牽引展平a、當(dāng)隔膜進(jìn)入收卷機(jī)正常收卷后，打下氣動(dòng)切邊裝置7，同時(shí)開啟卷邊裝置8，切邊寬度；50±20mm。b、切邊之前，首先要啟動(dòng)牽引展平輥9，調(diào)整展平輥9對隔膜進(jìn)行展平，有利于后邊收卷。
A4、雙工位收卷；在收卷機(jī)的雙工位，裝上收卷紙芯，把從拉伸機(jī)冷卻輥6出來的隔膜，通過切邊裝置7，牽引展平輥9的隔膜平整的貼在雙工位收卷機(jī)收卷工位C軸的紙芯上，進(jìn)行收卷，當(dāng)切邊裝置7工序切邊后，收卷張力已經(jīng)穩(wěn)定，按下手動(dòng)按鈕，換卷轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)，再把切過邊的隔膜收卷在D軸新的卷芯上。如果隔膜厚度偏差不理想，為了消除厚度的累積誤差，收卷機(jī)可以開啟擺動(dòng)，然后調(diào)整好張力和壓力，開啟靜電消除器，隔膜可以自動(dòng)正常收卷。收卷寬度:1500mm ;卷芯的尺寸:3英寸。長度1600mm ;擺動(dòng)范圍:±30mm ;張力調(diào)整范圍:38N ;壓力調(diào)整范圍:65N ;收卷直徑達(dá)到450 mm，按動(dòng)換卷按鈕，把收卷的隔膜轉(zhuǎn)到卸卷位置，手動(dòng)；切斷隔膜附在待用卷芯上，進(jìn)行收卷，卸下收卷好的膜卷后，換上空的紙卷芯。3、通過強(qiáng)化拉伸和退火，提高隔膜的性能；⑴、通過加熱和微拉伸還可以減少鋰離子電池隔膜表面的發(fā)皺現(xiàn)象，其平整度也改善了，提高了縱向強(qiáng)度，降低了橫向收縮率。以下表格是熱處理拉伸前后的性能對比表
權(quán)利要求
1.一種雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火方法，其特征在于，包括以下步驟: Al、雙工位放卷機(jī)放卷； A2、縱向強(qiáng)化拉伸: 從雙工位放卷機(jī)(I)放卷位置A上的隔膜卷，剝離出隔膜頭，將其固定在縱拉伸機(jī)(2)的穿膜鏈條上，通過強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥(3)、氣動(dòng)橡膠壓輥(4)、強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥(5)達(dá)到拉伸機(jī)冷卻輥(6)； 拉伸機(jī)的拉伸比范圍；1:2或1:1.3 —1.4 ; 輥筒加熱介質(zhì)和溫度范圍；強(qiáng)化拉伸機(jī)預(yù)熱輥2溫度135°C，油加熱； 預(yù)熱輥的速比1:1.02:1.05 ； 強(qiáng)化拉伸機(jī)慢拉伸輥3溫度140°C，油加熱； 拉伸間隙選擇30 mm ； 強(qiáng)化拉伸機(jī)快拉伸輥5溫度:40°C，水加熱； 強(qiáng)化拉伸機(jī)冷卻輥6溫度:40°C，水加熱； 各輥速調(diào)整方式:第一個(gè)預(yù)熱輥12M/min，后面的速度按速度比例增加； 強(qiáng)化拉伸比為1:1.35，生產(chǎn)速度為17.37M/min ； A3、切邊，卷邊，牽引 展平: a、當(dāng)隔膜進(jìn)入收卷機(jī)正常收卷后，打開氣動(dòng)切邊裝置(7)，同時(shí)開啟卷邊裝置(8)，切邊寬度；50±20mm ;b、切邊之前，首先要啟動(dòng)牽引展平輥(9)，調(diào)整展平輥(9)對隔膜進(jìn)行展平，有利于后邊收卷； A4、雙工位收卷: 在收卷機(jī)的雙工位，裝上收卷紙芯，把從拉伸機(jī)冷卻輥6出來的隔膜，通過切邊裝置(7)，牽引展平輥(9)的隔膜平整的貼在雙工位收卷機(jī)收卷工位C軸的紙芯上，進(jìn)行收卷，當(dāng)切邊裝置(7)工序切邊后，收卷張力已經(jīng)穩(wěn)定，按下手動(dòng)按鈕，換卷轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)，再把切過邊的隔膜收卷在D軸新的卷芯上；收卷寬度:1500mm ;卷芯的尺寸:3英寸；長度1600mm ;擺動(dòng)范圍:±30mm ;張力調(diào)整范圍:38N;壓力調(diào)整范圍:65N ;收卷直徑達(dá)到450 mm，按動(dòng)換卷按鈕，把收卷的隔膜轉(zhuǎn)到卸卷位置；切斷隔膜附在待用卷芯上，進(jìn)行收卷，卸下收卷好的膜卷后，換上空的紙卷芯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙向拉伸PP隔膜強(qiáng)化退火方法，包括以下步驟A1、雙工位放卷機(jī)放卷；A2、縱向強(qiáng)化拉伸；A3、切邊,卷邊,牽引展平；A4、雙工位收卷；本發(fā)明有效的解決了解決雙向拉伸PP隔膜的脆性高、韌性差、穿刺強(qiáng)度低、在隔膜加工和使用過程中不太適應(yīng)的缺點(diǎn)，并能相應(yīng)的提高電池的性能。
文檔編號(hào)B29C55/12GK103072262SQ201310025929
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者吳培龍, 符朝貴, 陳建國 申請人:江蘇景宏新材料科技有限公司