一種新型著色鋰離子電池隔膜及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型著色鋰離子電池隔膜及其制備工藝，屬于電池隔膜領域。其解決了在隔膜上面涂覆陶瓷涂層時，無法判定涂層效果好壞的問題。本發明鋰離子電池隔膜按照重量百分比其包括下述原料：15%～40%的聚乙烯、1%～5%的納米級顏料和55%～80%的白油，該制備工藝依次包括：配料-擠出、復合成型-鑄片冷卻、定型-雙向同步拉伸、萃取干燥、橫拉擴幅和在線收卷等步驟。由于本發明在原料中添加納米級顏料，使得成品隔膜呈現不同的顏色，在其上面涂覆陶瓷涂層時，可以根據涂覆隔膜的色差來判定涂層效果的好壞。
【專利說明】一種新型著色鋰離子電池隔膜及其制備工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于電池隔膜領域，具體涉及一種新型著色鋰離子電池隔膜及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]近年來，鋰離子電池作為高比能量電源，其應用范圍不斷拓展，已廣泛被應用于便攜式電子裝置、電動工具、電動汽車、儲能電站等領域隔膜是電池重要的原材料之一，因此，鋰離子電池的安全性問題一直備受關注。隔膜作為鋰離子電池中重要的一部分，其作用是將正極與負極材料隔開，容許離子通過，阻止電子通過，鋰電池隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。
[0003]但是，現有技術中的隔膜顏色單一，在其上面涂覆陶瓷涂層時，涂層鋰電池隔膜沒法檢測涂層效果。
【發明內容】
[0004]為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種新型著色鋰離子電池隔膜及其制備工藝，本發明鋰離子電池隔膜可呈現不同的顏色，在其上面涂覆陶瓷涂層時，可以根據隔膜顏色判斷涂層的好壞。
[0005]本發明的任務之一是提供一種新型著色鋰離子電池隔膜，其技術方案包括:
[0006]一種新型著色鋰離子電池隔膜，按照重量百分比其由下述原料制備而成:15%?40%的聚乙烯、1%?5%的納米級顏料和55%?80%的白油。
[0007]本發明的任務之二是提供上述鋰離子電池隔膜的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0008]a配料步驟:按照比例稱取一定量的聚乙烯、納米級顏料和白油，將其充分混合均勻，得到混合物；
[0009]b擠出、復合成型步驟:將步驟a得到的混合物通過雙螺桿擠出機得到均勻高溫熔體，高溫熔體經熔體泵準確計量后進入擠出模頭中成型；
[0010]C鑄片、冷卻定型步驟:從模頭狹縫口流出的高溫熔體依次經過溫度分別為50°C、40°C、30°C、30°C的四個激冷輥后得到擠出鑄片；
[0011 ] d雙向同步拉伸步驟:所述擠出鑄片進入雙向同步拉伸機得到縱拉比為5倍，橫拉比為5倍含油薄膜；
[0012]e萃取干燥步驟:拉伸后的含油薄膜進入萃取槽，采用二氯甲烷萃取劑將薄膜中的白油萃取出來，出萃取槽的含二氯甲烷的薄膜經過熱輥干燥后將二氯甲烷揮發除去得到隔膜初級產物，熱輥溫度為20?40°C ；
[0013]f橫拉擴幅步驟:將步驟e得到的隔膜初級產物經過橫拉機后得到擴幅后的隔膜，橫拉機的橫拉比為1.2倍，橫拉機溫度為120°C ；
[0014]g在線收卷步驟:擴幅后的隔膜經高溫熱定型裝置后去除隔膜內部的熱應力，熱定型溫度135°C，去除應力后的隔膜經在線收卷機卷繞得到鋰離子電池隔膜。
[0015]作為本發明的一個優選方案，上述步驟d中，預熱溫度為110°C，拉伸溫度為125°C，冷卻定型溫度為30°C。
[0016]作為本發明的另一個優選方案，上述步驟e中，萃取溫度為20°C。
[0017]本發明所帶來的有益技術效果:
[0018]本發明提出了一種新型著色鋰離子電池隔膜及其制備工藝，與現有技術相比，本發明采用濕法工藝制備了著色鋰離子電池隔膜，在原料的選取上，本發明以聚乙烯作為原料樹脂，納米顆粒級的顏料作為添加劑，白油作為溶劑，二氯甲烷作為萃取劑，由于本發明在制備基材鋰離子電池隔膜時在原料中添加納米級顏料，使得成品隔膜呈現不同的顏色，在其上面涂覆陶瓷涂層時，可以根據涂覆隔膜的色差來判定涂層效果的好壞。
【具體實施方式】
[0019]本發明所選原料均可通過商業渠道購買得到，下面對本發明部分所選原料的性質做如下說明:
[0020]白油:比重小于I閃點130 (°C)，40°C運動粘度4-5 (cSt)，傾點_5 (°C)，高度精煉產品，無色、無味，無毒；
[0021]聚乙烯:是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂，在工業上，也包括乙烯與少量a -烯烴的共聚物，聚乙烯無臭、無毒、手感似臘，具有優良的耐低溫性能，化學穩定性好，耐大多數酸堿的侵蝕，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優；本發明聚乙烯包括分子量為100?150萬的超聞分子量聚乙烯與分子量低于100萬的聞密度聚乙烯；
[0022]納米級顏料:指具有顏色和其他一系列顏料特性的、由有機化合物制成的一類納米級顏料，顏料特性包括耐曬、耐水浸、耐酸、耐堿、耐有機溶劑、耐熱、晶型穩定、分散性和遮蓋力等；有機顏料與染料的差異在于它與被著色物體沒有親和力，只有通過膠粘劑或成膜物質將有機顏料附著在物體表面，或混在物體內部，使物體著色；其生產所需的中間體、生產設備以及合成過程均與染料的生產大同小異，因此往往將有機顏料在染料工業中組織生產。有機顏料與一般無機顏料相比，通常具有較高的著色力，顆粒容易研磨和分散、不易沉淀，色彩也較鮮艷，但耐曬、耐熱、耐候性能較差；有機顏料普遍用于油墨、涂料、橡膠制品、塑料制品、文教用品和建筑材料等物料的著色。本發明采用耐溫性優異的大分子橙4R(C.1.顏料橙31)、大分子紅R (C.1.顏料紅166)、酞菁紅(C.1.顏料紫19)及顏料黃2GLT。
[0023]實施例1:
[0024]一種新型著色鋰離子電池隔膜的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0025]步驟1、配料步驟:稱取40Kg的UHMWPE粉、IKg的大分子橙4R和80Kg的白油，將其充分混合均勻，得到混合物；
[0026]步驟2、擠出、復合成型步驟:將步驟a得到的混合物通過雙螺桿擠出機得到均勻高溫熔體，高溫熔體經熔體泵準確計量后進入擠出模頭中成型；
[0027]步驟3、鑄片、冷卻定型步驟:從模頭狹縫口流出的高溫熔體依次經過溫度分別為50°C -40°C -30°C _30°C的四個激冷輥后得到擠出鑄片；
[0028]步驟4、雙向同步拉伸步驟:所述擠出鑄片進入雙向同步拉伸機得到縱拉比為5倍，橫拉比為5倍含油薄膜，預熱溫度為110°C，拉伸溫度為125°C，冷卻定型溫度為30°C ；
[0029]步驟5、萃取干燥步驟:拉伸后的含油薄膜進入萃取槽，采用二氯甲烷萃取劑將薄膜中的白油萃取出來，萃取溫度為20°C，出萃取槽的含二氯甲烷的薄膜經過熱輥干燥后將二氯甲烷揮發除去得到隔膜初級產物，熱輥溫度為20°C ；
[0030]步驟6、橫拉擴幅步驟:將步驟e得到的隔膜初級產物經過橫拉機后得到擴幅后的隔膜，橫拉機的橫拉比為1.2倍，橫拉機溫度為120°C ；
[0031]步驟7、在線收卷步驟:擴幅后的隔膜經高溫熱定型裝置后去除隔膜內部的熱應力，熱定型溫度135°C，去除應力后的隔膜經在線收卷機卷繞得到橙色的鋰離子電池隔膜。
[0032]實施例2:
[0033]與實施例1不同之處在于:
[0034]步驟1、配料步驟:稱取15Kg的UHMWPE粉、5Kg的大分子紅R和55Kg的白油，將其充分混合均勻，得到混合物。
[0035]最后得到的鋰離子電池隔膜呈現紅色。
[0036]實施例3:
[0037]與實施例1不同之處在于:
[0038]步驟1、配料步驟:稱取30Kg的UHMWPE粉、2.5Kg的酞菁紅和70Kg的白油，將其充分混合均勻，得到混合物。
[0039]得到的鋰離子電池隔膜呈現紫色。
[0040]實施例4:
[0041]與實施例1不同之處在于:
[0042]步驟1、配料步驟:稱取35Kg的UHMWPE粉、2.5Kg的顏料黃2GLT和65Kg的白油，將其充分混合均勻，得到混合物。
[0043]得到的鋰離子電池隔膜呈現黃色。
[0044]實施例5:
[0045]與實施例1不同之處在于:步驟e中熱輥溫度為40°C。
[0046]最后得到的鋰離子電池隔膜呈現橙色。
【權利要求】
1.一種新型著色鋰離子電池隔膜，其特征在于:按照重量百分比其由下述原料制備而成:15%?40%的聚乙烯、1%?5%的納米級顏料和55%?80%的白油。
2.根據權利要求1所述的一種新型著色鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: a配料步驟:按照比例稱取一定量的聚乙烯、納米級顏料和白油，將其充分混合均勻，得到混合物； b擠出、復合成型步驟:將步驟a得到的混合物通過雙螺桿擠出機得到均勻高溫熔體，高溫熔體經熔體泵準確計量后進入擠出模頭中成型； c鑄片、冷卻定型步驟:從模頭狹縫口流出的高溫熔體依次經過溫度分別為500C -400C -300C _30°C的四個激冷輥后得到擠出鑄片； d雙向同步拉伸步驟:所述擠出鑄片進入雙向同步拉伸機得到縱拉比為5倍，橫拉比為5倍含油薄膜； e萃取干燥步驟:拉伸后的含油薄膜進入萃取槽，采用二氯甲烷萃取劑將薄膜中的白油萃取出來，出萃取槽的含二氯甲烷的薄膜經過熱輥干燥后將二氯甲烷揮發除去得到隔膜初級產物，熱輥溫度為20?40°C ； f橫拉擴幅步驟:將步驟e得到的隔膜初級產物經過橫拉機后得到擴幅后的隔膜，橫拉機的橫拉比為1.2倍，橫拉機溫度為120°C ； g在線收卷步驟:擴幅后的隔膜經高溫熱定型裝置后去除隔膜內部的熱應力，熱定型溫度135°C，去除應力后的隔膜經在線收卷機卷繞得到鋰離子電池隔膜。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，預熱溫度為110°C，拉伸溫度為125°C，冷卻定型溫度為30°C。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述步驟e中，萃取溫度為20°C。
【文檔編號】H01M2/16GK103618053SQ201310551955
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】任富忠, 丁交通, 王志凱, 趙建敏, 姚麗萍, 郅立鵬, 陳繼朝 申請人:青島中科華聯新材料有限公司