一種鋰電池微孔隔膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于裡電池技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種裡電池微孔隔膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隔膜是裡離子電池(裡電池)材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，成本約占 裡電池的15%-30%。隔膜的作用是分隔正、負(fù)極W防止短路，同時(shí)使電解質(zhì)離子自由通過(guò)。 隔膜透氣性由膜的孔徑大小、孔徑分布、孔隙率等決定，一定程度上直接影響電池內(nèi)阻，即 透氣性越好，電池內(nèi)阻越小。因此，提高隔膜透氣性可有效地減小電池內(nèi)阻。
[0003] 目前在制備聚締控裡電池隔膜的工藝中，大多采用雙向拉伸工藝。其中，干法雙向 拉伸工藝的原理是：向聚丙締(PP)基體中加入e晶型成核劑，流延時(shí)會(huì)生成防求晶。防求晶晶 片排列疏松，不具有完整的球晶結(jié)構(gòu)，拉伸時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦又旅芎头€(wěn)定的a晶，同時(shí)產(chǎn)生孔 桐。干法雙向拉伸工藝的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需溶劑，成本低廉;隔膜兩個(gè)方向力學(xué)性能均衡;基體采 用PP，熱穩(wěn)定性能優(yōu)于濕法聚乙締(PE)隔膜。該工藝有望成為未來(lái)制備裡電池隔膜的主流 方法，但該工藝制得隔膜的透氣性和透氣均勻性較差，阻礙了其在動(dòng)力電池等高端產(chǎn)品的 應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種裡電池微孔隔膜及其制備方 法，本發(fā)明提供裡電池微孔隔膜具有良好的透氣性和力學(xué)強(qiáng)度。
[000引本發(fā)明提供了一種裡電池微孔隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0006] A)將含有0晶型成核劑的聚丙締經(jīng)過(guò)擠出、流延得到鑄片；
[0007] B)將所述鑄片經(jīng)過(guò)雙向異步拉伸后進(jìn)行熱定型處理，得到裡電池微孔隔膜；
[0008]所述雙向異步拉伸的流延方向的拉伸倍率為4~6倍，拉伸溫度為80~110°C，拉伸 速率為4~lOmm/s;
[0009]所述雙向異步拉伸的橫向拉伸為受限拉伸，拉伸倍率為2~3.5倍，拉伸溫度為120 ~140°C，拉伸速率為0.5~2mm/s。
[0010] 優(yōu)選的，所述聚丙締為均聚聚丙締。
[0011] 優(yōu)選的，所述e晶型成核劑選自稀±類(lèi)0晶型成核劑或庚二酸類(lèi)e晶型成核劑。
[001引優(yōu)選的，所述含有e晶型成核劑的聚丙締中，e晶型成核劑的含量為o.5wt%~Iwt%。
[0013] 優(yōu)選的，步驟A)中，所述擠出采用單螺桿擠出機(jī)擠出，所述單螺桿擠出機(jī)擠出時(shí)螺 桿各段溫度為 170-180°C、190-210°C、200-230°C、220-240°C，口模溫度為235-245°C。
[0014]優(yōu)選的，所述流延的溫度為110~135°C，所述鑄片的厚度為200~400皿。
[0015] 優(yōu)選的，所述熱定型的溫度為130~155°C，熱定型的時(shí)間為3~lOmin。
[0016] 優(yōu)選的，所述含有e晶型成核劑的聚丙締按照如下方法制備；
[0017]將聚丙締和0晶型成核劑經(jīng)過(guò)擠出、水冷和切粒，得到含0晶型成核劑的聚丙締。
[0018]本發(fā)明還提供了一種上述制備得到的裡電池微孔隔膜，所述裡電池微孔隔膜的 Gurl巧數(shù)為 90 ~200s/100ml。
[0019] 優(yōu)選的，所述裡電池微孔隔膜的微孔直徑為30~400nm。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種裡電池微孔隔膜的制備方法，包括W下步驟： A)將含有0晶型成核劑的聚丙締經(jīng)過(guò)擠出、流延得到鑄片;B)將所述鑄片經(jīng)過(guò)雙向異步拉伸 后進(jìn)行熱定型處理，得到裡電池微孔隔膜;所述雙向異步拉伸的流延方向的拉伸倍率為4~ 6倍，拉伸溫度為80~110°C，拉伸速率為4~lOmm/s;所述雙向異步拉伸的橫向拉伸為受限 拉伸，拉伸倍率為2~3.5倍，拉伸溫度為120~140°C，拉伸速率為0.5~2mm/s。本發(fā)明在對(duì) 含有e晶型成核劑的聚丙締鑄片拉伸時(shí)，選用特定的拉伸參數(shù)實(shí)現(xiàn)鑄片的雙向異步拉伸。鑄 片縱向（即鑄片流延方向）拉伸時(shí)，球晶破碎生成微纖，同時(shí)產(chǎn)生微缺陷，橫向拉伸時(shí)將運(yùn)些 微缺陷擴(kuò)大。并且，橫向拉伸采用受限方式，可防止隔膜沿縱拉方向收縮，利于微孔擴(kuò)大，提 高了隔膜的透氣性。
[0021]結(jié)果表明，本發(fā)明提供的裡電池微孔隔膜的Gurley數(shù)為90~200s/100ml。沿流延 方向（MD)的模量為88~308Mpa，斷裂強(qiáng)度為63~105Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為43%~103%。沿橫 拉方向（TD)的模量為60~280Mpa，斷裂強(qiáng)度為39~55Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為65%~230%。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為實(shí)施例3制備的裡電池微孔隔膜的掃描電鏡照片；
[0023]圖2為實(shí)施例3制備的裡電池微孔隔膜的孔徑分布圖；
[0024] 圖3為實(shí)施例3的鑄片雙向拉伸過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線；
[0025]圖4為對(duì)比例制備的裡電池微孔隔膜的掃描電鏡照片；
[0026]圖5為對(duì)比例制備的裡電池微孔隔膜的孔徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明提供了一種裡電池微孔隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0028]A)將含有0晶型成核劑的聚丙締經(jīng)過(guò)擠出、流延得到鑄片；
[0029]B)將所述鑄片經(jīng)過(guò)雙向異步拉伸后進(jìn)行熱定型處理，得到裡電池微孔隔膜；
[0030]所述雙向異步拉伸的流延方向的拉伸倍率為4~6倍，拉伸溫度為80~110°C，拉伸 速率為4~lOmm/s;
[0031]所述雙向異步拉伸的橫向拉伸為受限拉伸，拉伸倍率為2~3.5倍，拉伸溫度為120 ~140°C，拉伸速率為0.5~2mm/s。
[0032]本發(fā)明首先將含有0晶型成核劑的聚丙締經(jīng)過(guò)擠出、流延得到鑄片。
[0033]其中，所述含有0晶型成核劑的聚丙締按照如下方法制備；
[0034]將聚丙締和0晶型成核劑經(jīng)過(guò)擠出、水冷和切粒，得到含0晶型成核劑的聚丙締。
[0035]本發(fā)明W聚丙締和0晶型成核劑為原料制備裡電池微孔隔膜。其中，在本發(fā)明中， 所述聚丙締優(yōu)選為均聚聚丙締，更優(yōu)選為牌號(hào)為T(mén)30S的均聚聚丙締。所述0晶型成核劑選自 稀±類(lèi)0晶型成核劑或庚二酸類(lèi)0晶型成核劑，更優(yōu)選為稀±類(lèi)0晶型成核劑。
[0036]在本發(fā)明中，所述含有0晶型成核劑的聚丙締中，0晶型成核劑的含量?jī)?yōu)選為0.5% ~1%。
[0037]本發(fā)明將聚丙締和e晶型成核劑進(jìn)行擠出。其中，在本發(fā)明中，優(yōu)選采用雙螺桿擠 出機(jī)進(jìn)行共混擠出。
[0038]擠出后的聚丙締和0晶型成核劑經(jīng)過(guò)水冷和切粒，得到含0晶型成核劑的聚丙締。 本發(fā)明對(duì)所述水冷和切粒的方法并沒(méi)有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的水冷和切粒的方 法即可。
[0039]得到含0晶型成核劑的聚丙締之后，將含有0晶型成核劑的聚丙締經(jīng)過(guò)擠出、流延 得到鑄片。
[0040] 在本發(fā)明中，所述擠出優(yōu)選采用單螺桿擠出機(jī)擠出。優(yōu)選的，所述單螺桿擠出機(jī)擠 出時(shí)螺桿各段溫度設(shè)定為170-180°C、190-210°C、200-230°C、220-240°C，口模溫度設(shè)定為 235-245°C。
[0041] 將擠出后的含e晶型成核劑的聚丙締流延，本發(fā)明對(duì)所述流延的方式并沒(méi)有特殊 限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的流延方式即可。在本發(fā)明中，所述流延的溫度優(yōu)選為110~135 °C。流延后得到的鑄片的厚度優(yōu)選為200~400WI1。
[0042]將得到的鑄片經(jīng)過(guò)雙向異步拉伸后進(jìn)行熱定型處理，得到裡電池微孔隔膜。
[0043]在對(duì)鑄片進(jìn)行拉伸前，優(yōu)選將所述鑄片進(jìn)行裁剪。在本發(fā)明中，優(yōu)選將鑄片剪裁成 為 130-140mm長(zhǎng)，130-140mm寬的樣品。
[0044]接著，將裁剪后的鑄片置于薄膜雙向拉伸裝置中，進(jìn)行雙向異步拉伸。即，先將鑄 片進(jìn)行縱向拉伸，即鑄片流延方向的拉伸，之后再進(jìn)行橫向拉伸。在本發(fā)明中，所述橫向拉 伸為受限拉伸，即鑄片在進(jìn)行橫向拉伸時(shí)，鑄片的縱向尺寸保持不變。
[0045]在本發(fā)明中，所述雙向異步拉伸的流延方向（即縱向）的拉伸倍率優(yōu)選為4~6倍； 所述拉伸的溫度優(yōu)選為80~110°C;所述拉伸的速率優(yōu)選為4~1Omm/s。
[0046]所述雙向異步拉伸的橫向的拉伸倍率優(yōu)選為2~3.5倍;所述拉伸的溫度優(yōu)選為 120~140°C;所述拉伸速率優(yōu)選為0.5~2mm/s。
[0047]得到拉伸后的薄膜后，本發(fā)明將薄膜進(jìn)行熱定型處理，得到裡電池微孔隔膜。本發(fā) 明對(duì)所述熱定型處理的方法并沒(méi)有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的熱定型處理方法即 可。在本發(fā)明中，所述熱定型的溫度優(yōu)選為130~155°C，所述熱定型的時(shí)間優(yōu)選為3~ 10min〇
[0048]本發(fā)明還提供了一種采用上述制備方法制備得到的裡電池微孔隔膜，所述裡電池 微孔隔膜的Gurley數(shù)為90~200s/100ml。所述裡電池微孔隔膜的微孔直徑優(yōu)選為30~ 400nm。
[0049]本發(fā)明在對(duì)含有0晶型成核劑的聚丙締鑄片拉伸時(shí)，選用特定的拉伸參數(shù)實(shí)現(xiàn)鑄 片的雙向異步拉伸。鑄片縱向（即鑄片流延方向）拉伸時(shí)，球晶破碎生成微纖，同時(shí)產(chǎn)生微缺 陷，橫向拉伸時(shí)將運(yùn)些微缺陷擴(kuò)大。并且，橫向拉伸采用受限方式，可防止隔膜沿縱拉方向 收縮，利于微孔擴(kuò)大，提高了隔膜的透氣性。
[0050] 結(jié)果表明，本發(fā)明提供的裡電池微孔隔膜的Gurley數(shù)為90~200s/100ml。沿流延 方向（MD)