一種三層共擠鋰離子電池隔膜及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋰電子電池隔膜生產技術領域，具體涉及一種三層共擠鋰離子電池隔 膜及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 隨著鋰電池應用領域的不斷擴大和人們對鋰電產品需求的提高，如何獲取性能優 異的鋰電池成為人們關注的熱點。
[0003] 鋰電池隔膜是鋰離子電池的核心部件之一，其成本大約占整個鋰電池成本的兩至 三成。其性能的好壞對鋰電池的整體性能有著非常重要的影響，是制約鋰電池發展的關鍵 技術之一。
[0004] 傳統的鋰離子電池隔膜生產工藝分為干法和濕法兩種，干法隔膜的致孔主要通過 拉伸來完成，其工藝可制備單層聚丙烯微孔膜和單層聚乙烯微孔膜。但單層聚丙烯微孔膜 在性能上很難滿足不同用戶的要求，而單層聚乙烯膜因耐熱性差，在高溫下存在不可逆的 閉孔行為，故兩者的使用都受到了極大的限制。濕法隔膜工藝又稱為熱致相分離法，該工 藝通過將高聚物溶解于高沸點的小分子溶劑中，后續經拉伸、萃取等步驟，制備微孔結構隔 膜，但是由于其原料一般為聚乙烯樹脂，因而在耐熱性上存在的不足，因此在實際應用中也 存在較大隱患。因而兩種方法均存在較大的改進空間。
[0005] 當前也存在一些三層共擠的鋰離子電池隔膜，但其成份及生產方法往往比較復 雜，增加生產成本，比如中國發明專利CN10422249A中公開了一種主要材料為聚乙烯及聚 丙烯的三層共擠隔膜，其每一層均有兩到三種組分構成，其中包括添加劑或補強劑等。
【發明內容】
[0006] 本發明主要目的是提供一種三層共擠鋰離子電池隔膜及其生產方法，所提供的三 層共擠鋰離子電池隔膜是在現有工藝基礎上改進制成，相較于現有的單層隔膜，其力學性 能得到了較好的提升，微孔結構更加均勻，耐熱性和安全性能更高；相對于現有的三層共擠 鋰離子電池隔膜及生產方法，本發明提供的隔膜成份相對單一且具有較好的耐熱性，生產 方法簡單。
[0007] 為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：提供一種三層共擠鋰離子電 池隔膜，其特征在于，包括A/B/A三層共擠聚丙烯樹脂微孔膜，其中，A層與B層分別為兩種 不同的聚丙烯樹脂；所述隔膜厚度為12~50ym，其縱向拉伸強度在130Mpa以上。
[0008] 進一步，上述構成A層和B層的兩種不同的聚丙烯樹脂的等規度均在98%以上。
[0009] 進一步，上述述A層與B層聚丙烯樹脂在230°C溫度下和2. 16Kg重物作用下測得 的恪融指數分別為3. 4g/10min和2. 5g/10min。
[0010] 進一步，所述A層與B層的聚丙烯樹脂型號分別為H5300和T30S。
[0011] 進一步，所述兩個A層的厚度相同，所述B層厚度是單一A層厚度的1. 5~4倍。
[0012] 制備上述三層共擠鋰離子電池隔膜的方法包括如下步驟：
[0013] a.熔融步驟：將兩種不同的聚丙烯樹脂分別加入兩個不同擠出機入口中熔融塑 化，其中輸送段溫度為50~75°C，壓縮段溫度為140~250°C，計量段溫度為180~250°C， 轉速為50~300rpm。
[0014] b.流延步驟：經擠出機將上述熔融塑化的聚丙烯樹脂同步擠入可形成三層結構 的流延機模頭中，從流延機模頭擠出并牽引成膜，得到具有初步A/B/A三層共擠結構的流 延膜，其中模頭溫度為190~215°C，模頭開度2. 0~3. 0mm，流延輥速為25~80m/min，冷 卻輥溫度為35~120°C;
[0015] c.退火步驟：將上述具有初步A/B/A三層共擠結構的流延膜進行退火處理，退火 溫度為120~150°C，時間為0? 2~24h;
[0016] d.拉伸步驟：對上述退火處理后的流延膜進行縱向拉伸，制備出具有微孔結構和 A/B/A三層共擠結構的隔膜，其中拉伸溫度為100~155°C，拉伸速比為1. 5~3. 0。
[0017] 其中，步驟a中所述的兩種不同的聚丙烯樹脂的等規度均高于98% ;步驟b中所 述的具有A/B/A三層共擠結構的流延膜的厚度為12~50ym。
[0018] 本發明的有益效果為：經相應GB標準方法檢測，本發明所提供的三層共擠鋰離子 電池隔膜，隔膜縱向拉伸強度為130~170Mpa，斷裂伸長率為100~250%，90°C/2h的熱 收縮率小于1. 5%，105°C/lh的熱收縮率小于2. 5%，孔隙率為37~44%，透氣率為300~ 600s/100mL，穿刺強度為330-700gf。從相關性能參數可以看出，本發明的三層共擠鋰離子 電池隔膜相較于單層隔膜產品，性能參數更優，同時具有良好的強度和韌性，三層結構的隔 膜設計，使其在后續的拉伸過程中，不會輕易發生破膜、斷裂等問題，且在致孔性上更有優 勢；相對于現有的三層共擠隔膜及生產方法，本發明提供的隔膜成分單一、結構簡單、具備 較好的耐熱性，此外本發明的生產方法也相對簡單，因而具有較好的推廣應用價值。另外， 隔膜的A層和B層使用不同種聚丙烯，可根據需要將成膜后有高機械強度但表面粗糙的聚 丙烯材料作為B層夾在成膜后拉伸強度不大但表面較平整的聚丙烯材料之間，保證隔膜既 具有較平整的表面，也具有較好的機械強度。
【附圖說明】
[0019] 圖1為三層共擠鋰離子電池隔膜表面微觀形貌，采用日立S300SEM測試，放大倍率 為50, 000倍，對應實例3 ;
[0020] 圖2為三層共擠鋰離子電池隔膜截面微觀形貌，采用日立S300SEM測試，放大倍率 為5, 000倍，對應實例3。
【具體實施方式】
[0021] 以下面結合實施例對本發明做進一步的解釋說明。
[0022] 實施例1
[0023] 本實施例所提供的三層共擠鋰離子電池隔膜，厚度為16ym，包括A/B/A三層， 其八層原料為冊300聚丙烯樹脂，等規度在98%以上，熔體指數為：3.4§/101^11(2.161^， 230°〇出層為了305聚丙烯樹脂，等規度也在98%以上，熔體指數為2.5 §/101^11(2.161^， 230°C);兩個所述A層的厚度相同，所述B層的厚度為單一A層厚度的2. 5倍。
[0024] 本實施例所提供的三層共擠鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：
[0025] a.熔融步驟：將H5300和T30S聚丙烯樹脂分別加入兩個不同擠出機入口中熔融 塑化，其中輸送段溫度為50°C，壓縮段溫度為170°C，計量段溫度為200°C，轉速為60rpm;
[0026] b.流延步驟：經擠出機將上述熔融塑化的H5300和T30S聚丙烯樹脂同步擠入可 形成三層結構的流延機模頭中，從流延機模頭擠出并牽引成膜，得到具有初步A/B/A三層 共擠結構的流延膜，A層和B層的聚丙烯樹脂分別為H5300和T30S，其中模頭溫度為195°C， 模頭開度2. 8mm，流延輥速為80m/min，冷卻輥溫度為90°C，制備出厚度規格為16ym的流延 膜；
[0027] c.退火步驟：將上述具有A/B/A三層共擠結構的流延膜進行退火處理，退火溫度 為150°C，時間為12h;
[0028] d.拉伸步驟：對上述退火處理后的流延膜進行縱向拉伸，制備出具有微孔結構和 A/B/A三層共擠結構的隔膜，其中拉伸溫度為150°C，拉伸速比為2. 5。
[0029] 實施例2
[0030] 本實施例所提供的三層共擠鋰離子電池隔膜，厚度為16ym，包括A/B/A三層， 其八層原料為冊300聚丙烯樹脂，等規度在98%以上，熔體指數為：3.4§/101^11(2.161^， 230°〇出層為了305聚丙烯樹脂，等規度也在98%以上，熔體指數為2.5 §/101^11(2.161^， 230°C);兩個所述A層的厚度相同，所述B層的厚度為單一A層厚度的2倍。
[0031] 本實施例所提供的三層共擠鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：
[0032] a.熔融步驟：將H5300和T30S聚丙烯樹脂分別加入兩個不同擠出機入口中熔融 塑化，其中輸送段溫度為65°C，壓縮段溫度為190°C，計量段溫度為220°C，轉速為60rpm;
[0033] b.流延步驟：經擠出機將上述熔融塑化的H5300和T30S聚丙烯樹脂同步擠入可 形成三層結構的流延機模頭中，從流延機模頭擠出并牽引成膜，得到具有初步A/B/A三層 共擠結構的流延膜，A層和B層的聚丙烯樹脂分別為H5300和T30S，其中模頭溫度為205°C， 模頭開度2. 5_，流延輥速為60m/min，冷卻輥溫度為70°C，制備出厚度規格為16ym的流延 膜；
[0034] c.退火步驟：將上述具有A/B/A三層共擠結構的流延膜進行退火處理，退火溫度 為140°C，時間為12h;
[0035] d.拉伸步驟：對上述退火處理后的流延膜進行縱向拉伸，制備出具有微孔結構和 A/B/A三層共擠結構的隔膜，其中拉伸溫度為148°C，拉伸速比為2. 7。
[0036] 實施例3
[0037] 本實施例所提供的三層共擠鋰離子電池隔膜，厚度為32ym，包括A/B/A三層， 其八層原料為冊300聚丙烯樹脂，等規度在98%以上，熔體指數為：3.4§/101^11(2.161^， 230°〇出層為了305聚丙烯樹脂，等規度也在98%以上，熔體指數為2.5 §/101^11(2.161^， 230°C);兩個所述A層的厚度相同，所述B層的厚度為單一A層厚度的3倍。
[0038] 本實施例所提供的三層共擠鋰離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：
[0039] a.熔融步驟：將H5300和T30S聚丙烯樹脂分別加入兩個不同擠出機入口中熔融 塑化，其中輸送段溫度為75°C，壓縮段溫度為210°C，計量段溫度為235°C，轉速為120rpm;
[0040]b.流延步驟：經擠出機將上述熔融塑化的H5300和T30S聚丙烯樹脂同步擠入可 形成三層結構的流延機模頭中，從流延機模頭擠出并牽引成膜，得到具有初步A/B/A三層 共擠結構的流延膜，A層和B層的聚丙烯樹脂分別為H5300和T30S，其中模頭溫度為215°C， 模頭開度3.Omm，流延輥速為50m/min，冷卻輥溫