本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種高性能鋰電池隔膜干法雙拉工藝。
背景技術：
在鋰離子電池正極、隔膜、電解質、負極組成機構中，鋰電池隔膜成本占電池成本的1/3左右，隔膜是具有多孔結構的電絕緣性薄膜，它是鋰離子電池關鍵的內層組件。其主要作用是將電池的正、負極隔開，防止兩極直接接觸發生短路；具有使離子自由通過的功能，還可以在電池過熱時，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導。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、循環性能以及安全性能等特性。因此隔膜需具有高的離子通過率，良好的機械性能和耐溶劑(電解液)的性質。考慮到安全性能，鋰離子電池隔膜還要求具有較低的閉孔溫度和較高的熔斷溫度。
目前全球只有美國、日本等少數幾個國家擁有鋰離子電池聚合物隔膜的生產技術方案，并實現規模化生產。我國在鋰離子電池隔膜的研究與開發方面起步較晚，產品仍主要依賴進口，隔膜的平均售價在8～15元/平米，導致鋰離子電池市場價格居高不下，國內80％以上的隔膜被美、日等國家壟斷，國產隔膜主要集中在中、低端市場使用。實現高檔、優質的鋰離子電池隔膜國產化，有助于發展國內隔膜行業快速發展，同時降低鋰離子電池隔膜乃至鋰離子電池的市場價格。
國產鋰電池隔膜主要存在微孔孔徑分布不均、厚度不均勻、橫向有收縮、孔隙率變化大等問題。
技術實現要素：
本發明為解決上述問題，提供一種高性能鋰電池隔膜干法雙拉工藝，通過本發明制得的鋰電池隔膜空隙、厚度分布均勻，橫向收縮率小，空隙變化小。
本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：
一種高性能鋰電池隔膜干法雙拉工藝，包括以下步驟：
(1)將超聚丙烯、抗氧化劑、成核劑和二氧化硅按一定比例配比溶解于可溶聚合物溶劑中形成溶膠狀復合物，然后加入攪拌機內以200～300rpm的速度將原材料充分進行攪拌；
(2)將步驟(1)中所得原料取出轉移到模板上，用分子篩吸附溶劑，后轉移到真空干燥箱里干燥；
(3)將由步驟(2)干燥后的混合物投入擠出機以180～250℃加熱連續擠出，形成基片；
(4)以10～20米/分鐘的速度使從雙螺桿擠出機擠出的基片通過溫度范圍為5～40℃的冷卻成型機進行冷卻成型；
(5)通過雙向拉伸設備以2～5米/分鐘的速度對基片進行橫、縱雙向同時拉伸，使基片拉伸成薄膜，拉伸成型的薄膜厚度達到30～100μm，隔膜針刺強度為300～600gf；
(6)在100～130℃的溫度下對薄膜進行1～3分鐘的熱處理；
(7)卷曲鋰電池隔膜進行分切包裝。
所述步驟(1)聚丙烯與二氧化硅的質量比為20～30∶1，聚丙烯與抗氧化劑的質量比為80～100∶1，聚丙烯與成核劑的質量比為30～40∶1。
所述步驟(1)中可溶聚合物溶劑選用丙氰。
所述步驟(1)中二氧化硅顆粒直徑為30～50nm。
所述步驟(1)中成核劑為納米稀土成核劑、三元羧酸鹽成核劑和環己酰胺成核劑按3:2:1質量比配比而成。
所述步驟(3)中擠出機為單螺桿或雙螺桿擠出機。
所述步驟(3)中基片厚度為6～8mm，最好控制在7mm。
本發明的有益效果為：
(1)本發明所用的干法雙拉工藝具有以下優勢：橫向收縮率低，工藝簡單，制品厚度范圍廣(產品厚度為0.015mm至0.06mm，實驗室已達到0.08mm)；可用與動力電池；產品成品率高達65％以上(行業內普遍30％～50％)左右；微孔尺寸分布均勻，透氣性更好，可以使用PP、PE作為原料，也可以做三層復合膜；相對于濕法工藝，本發明生產工藝對環境污染小。
(2)使用自主研發的成核劑改善樹脂結晶速度、結晶溫度和晶粒大小，控制孔隙率和空隙均勻程度。
(3)對傳統雙拉技術進行大量改進，改進孔徑的控制方法，使孔徑分布更為均勻；克服傳統雙拉技術中難于改進的橫向收縮問題，做到橫向收縮小，大大提高了使用該隔膜制備的鋰電池的安全參數。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合實施例，進一步闡述本發明。
實施例1
一種高性能鋰電池隔膜干法雙拉工藝，包括以下步驟：
(1)將超聚丙烯、抗氧化劑、成核劑和二氧化硅按一定比例配比溶解于可溶聚合物溶劑中形成溶膠狀復合物，然后加入攪拌機內以200rpm的速度將原材料充分進行攪拌；
(2)將步驟(1)中所得原料取出轉移到模板上，用分子篩吸附溶劑，后轉移到真空干燥箱里干燥；
(3)將由步驟(2)干燥后的混合物投入擠出機以180℃加熱連續擠出，形成基片；
(4)以10米/分鐘的速度使從雙螺桿擠出機擠出的基片通過溫度范圍為5～40℃的冷卻成型機進行冷卻成型；
(5)通過雙向拉伸設備以2米/分鐘的速度對基片進行橫、縱雙向同時拉伸，使基片拉伸成薄膜，拉伸成型的薄膜厚度達到30μm，隔膜針刺強度為300gf；
(6)在100℃的溫度下對薄膜進行1分鐘的熱處理；
(7)卷曲鋰電池隔膜進行分切包裝。
所述步驟(1)聚丙烯與二氧化硅的質量比為25∶1，聚丙烯與抗氧化劑的質量比為90∶1，聚丙烯與成核劑的質量比為35∶1。
所述步驟(1)中可溶聚合物溶劑選用丙氰。
所述步驟(1)中二氧化硅顆粒直徑為40nm。
所述步驟(1)中成核劑為納米稀土成核劑、三元羧酸鹽成核劑和環己酰胺成核劑按3:2:1質量比配比而成。
所述步驟(3)中擠出機為單螺桿。
所述步驟(3)中基片厚度為7mm。
實施例1所制備的隔膜性能各參數如下：
實施例2
一種高性能鋰電池隔膜干法雙拉工藝，包括以下步驟：
(1)將超聚丙烯、抗氧化劑、成核劑和二氧化硅按一定比例配比溶解于可溶聚合物溶劑中形成溶膠狀復合物，然后加入攪拌機內以250rpm的速度將原材料充分進行攪拌；
(2)將步驟(1)中所得原料取出轉移到模板上，用分子篩吸附溶劑，后轉移到真空干燥箱里干燥；
(3)將由步驟(2)干燥后的混合物投入擠出機以220℃加熱連續擠出，形成基片；
(4)以15米/分鐘的速度使從雙螺桿擠出機擠出的基片通過溫度范圍為25℃的冷卻成型機進行冷卻成型；
(5)通過雙向拉伸設備以3米/分鐘的速度對基片進行橫、縱雙向同時拉伸，使基片拉伸成薄膜，拉伸成型的薄膜厚度達到70μm，隔膜針刺強度為450gf；
(6)在120℃的溫度下對薄膜進行2分鐘的熱處理；
(7)卷曲鋰電池隔膜進行分切包裝。
所述步驟(1)聚丙烯與二氧化硅的質量比為25∶1，聚丙烯與抗氧化劑的質量比為90∶1，聚丙烯與成核劑的質量比為35∶1。
所述步驟(1)中可溶聚合物溶劑選用丙氰。
所述步驟(1)中二氧化硅顆粒直徑為40nm。
所述步驟(1)中成核劑為納米稀土成核劑、三元羧酸鹽成核劑和環己酰胺成核劑按3:2:1質量比配比而成。
所述步驟(3)中擠出機為單螺桿。
所述步驟(3)中基片厚度為7mm。
實施例2所制備的隔膜性能各參數如下：
實施例3
一種高性能鋰電池隔膜干法雙拉工藝，包括以下步驟：
(1)將超聚丙烯、抗氧化劑、成核劑和二氧化硅按一定比例配比溶解于可溶聚合物溶劑中形成溶膠狀復合物，然后加入攪拌機內以300rpm的速度將原材料充分進行攪拌；
(2)將步驟(1)中所得原料取出轉移到模板上，用分子篩吸附溶劑，后轉移到真空干燥箱里干燥；
(3)將由步驟(2)干燥后的混合物投入擠出機以250℃加熱連續擠出，形成基片；
(4)以20米/分鐘的速度使從雙螺桿擠出機擠出的基片通過溫度范圍為40℃的冷卻成型機進行冷卻成型；
(5)通過雙向拉伸設備以5米/分鐘的速度對基片進行橫、縱雙向同時拉伸，使基片拉伸成薄膜，拉伸成型的薄膜厚度達到100μm，隔膜針刺強度為600gf；
(6)在130℃的溫度下對薄膜進行3分鐘的熱處理；
(7)卷曲鋰電池隔膜進行分切包裝。
所述步驟(1)聚丙烯與二氧化硅的質量比為25∶1，聚丙烯與抗氧化劑的質量比為90∶1，聚丙烯與成核劑的質量比為35∶1。
所述步驟(1)中可溶聚合物溶劑選用丙氰。
所述步驟(1)中二氧化硅顆粒直徑為40nm。
所述步驟(1)中成核劑為納米稀土成核劑、三元羧酸鹽成核劑和環己酰胺成核劑按3:2:1質量比配比而成。
所述步驟(3)中擠出機為單螺桿。
所述步驟(3)中基片厚度為7mm。
實施例3所制備的隔膜性能各參數如下：
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發明的優選例，并不用來限制本發明，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。