一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋰電子電池隔膜生產領域，尤其涉及一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜、外封裝材料五大材料組成。其中隔膜材料作為鋰離子電池的重要組成部分之一，一直備受關注，隔膜是置于電池正負極之間的多微孔薄膜，其主要功能是分隔鋰電池正負極，避免短路，同時為鋰離子提供自由通道，實現閉合回路。另外，鋰離子電池隔膜是一種具有納米級微孔的高分子功能膜材料，要求其不與鋰電池體系內電解液等其它相關材料發生化學反應而影響隔膜材料性能下降及電解液組成變化而導致電池性能下降，因此隔膜材料質量的優劣直接影響到鋰電池的電流容量、循環壽命等關鍵性能指標。
[0003]隨著鋰離子電池應用領域的飛速發展，市場對鋰離子電池的性能提出了更加嚴格的要求，電池廠商對電池隔膜的要求也越來越高。鋰電池隔膜需具備以下特性:1、厚度均勻適中且兼顧機械強度和電池內阻；2、良好的透過性和微孔均勻度；3、較強的吸液保液能力；4、良好的化學穩定性和電化學穩定性以及熱穩定性；5、較高的安全性能、良好的熱自閉孔效應。而目前鋰離子電池隔膜的技術和生產方法相對落后，難以實現綜合性能優良的鋰離子電池隔膜的制備生產，特別是鋰電池的安全性能，我們應當尤為重視。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明為解決上述問題，提供了一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，該方法的鋰離子電池安全性隔膜材料具有破膜溫度高，閉孔溫度低的特點，是一種可應用制備高容量安全電池的隔膜材料。
[0005]技術方案:一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270 °C ；
[0007]步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ；
[0008]步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料；
[0009]步驟4，將半成品隔膜材料浸潤在雙氧水中處理；
[0010]步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。
[0011]作為本發明的一種優選方案，步驟1中所述含氟聚合物為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、六氟丙烯中的一種或兩種以上組合。
[0012]作為本發明的一種優選方案，步驟1中所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚1- 丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、環烯烴聚合物中的一種或兩種以上組合，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為3-30%。
[0013]作為本發明的一種優選方案，步驟3中所述片料雙向拉伸比為3-7，所述半成品隔膜材料的厚度為15-50 μ m。
[0014]作為本發明的一種優選方案，步驟4中將半成品隔膜材料在30-60°C下浸潤于10-30%濃度的雙氧水中10-60min。
[0015]有益效果:本發明與現有技術相比，其優點在于:首先，本發明通過采用含氟聚合物為隔膜基材，可有效抵抗電解液溫度升高過程對隔膜材料的溶解，降低破膜的概率；其次，通過在隔膜材料制備原料中添加聚乙烯可有效降低隔膜材料的閉孔溫度，使隔膜材料的安全性進一步提高。本發明工藝簡單合理，成品率高，制備的隔膜具有破膜溫度高、熱收縮率小、閉孔溫度低，安全性能好等特點。
【具體實施方式】
[0016]下面結合【具體實施方式】，進一步闡明本發明。
[0017]實施例1
[0018]—種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270°C，其中所述含氟聚合物為聚四氟乙烯，所述聚烯烴為聚乙烯，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為3% ；
[0020]步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ；
[0021]步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料，其中所述片料雙向拉伸比為3，所述半成品隔膜材料的厚度為15 μπι ;
[0022]步驟4，將半成品隔膜材料浸潤在雙氧水中處理；
[0023]步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。
[0024]實施例2
[0025]—種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270°C，其中所述含氟聚合物為聚偏氟乙烯和聚偏二氟乙烯，所述聚烯烴為聚丙烯，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為10% ；
[0027]步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ；
[0028]步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料，其中所述片料雙向拉伸比為4，所述半成品隔膜材料的厚度為25 μπι ;
[0029]步驟4，將半成品隔膜材料在30-60°C下浸潤于10%濃度的雙氧水中10_60min ；
[0030]步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。
[0031]實施例3
[0032]—種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0033]步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270°C，其中所述含氟聚合物為六氟丙烯，所述聚烯烴為聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物的組合，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為20% ;
[0034]步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ；
[0035]步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料，其中所述片料雙向拉伸比為5，所述半成品隔膜材料的厚度為35 μπι;
[0036]步驟4，將半成品隔膜材料在30-60°C下浸潤于20%濃度的雙氧水中10_60min ；
[0037]步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。
[0038]實施例4
[0039]—種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0040]步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270°C，其中所述含氟聚合物為聚偏二氟乙烯，所述聚烯烴為聚1-丁烯和聚4-甲基-1-戊烯的組合，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為30% ;
[0041]步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ；
[0042]步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料，其中所述片料雙向拉伸比為6，所述半成品隔膜材料的厚度為40 μπι ;
[0043]步驟4，將半成品隔膜材料浸潤在雙氧水中處理，將半成品隔膜材料在30-60°C下浸潤于30%濃度的雙氧水中10-60min ；
[0044]步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。
[0045]實施例5
[0046]一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟:
[0047]步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270°C，其中所述含氟聚合物為六氟丙烯，所述聚烯烴為環烯烴聚合物，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為25% ；
[0048]步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ；
[0049]步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料，其中所述片料雙向拉伸比為7，所述半成品隔膜材料的厚度為50 μπι ;
[0050]步驟4，將半成品隔膜材料浸潤在雙氧水中處理，將半成品隔膜材料在30-60°C下浸潤于25%濃度的雙氧水中10-60min ；
[0051 ] 步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。
[0052]對實施例1-5生產的鋰離子電池安全性隔膜材料進行測試:其閉孔溫度為130-150°C，破膜溫度在250°C以上，孔隙率達到60%以上，吸液率為280%以上。可見本發明生產的隔膜材料閉孔溫度低、破膜溫度高，高溫熱收率低及吸液率高，安全性能好，電池應用的容量大。
[0053]對實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270 °C ； 步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270 °C ； 步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料； 步驟4，將半成品隔膜材料浸潤在雙氧水中處理； 步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。2.根據權利要求1所述的鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，其特征在于，步驟1中所述含氟聚合物為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、六氟丙烯中的一種或兩種以上組合。3.根據權利要求1所述的鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，其特征在于，步驟1中所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、環烯烴聚合物中的一種或兩種以上組合，所述聚烯烴在共混熔融料中所占質量比為3-30%。4.根據權利要求1所述的鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述片料雙向拉伸比為3-7，所述半成品隔膜材料的厚度為15-50 μπι。5.根據權利要求1所述的鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，其特征在于，步驟4中將半成品隔膜材料在30-60°C下浸潤于10-30%濃度的雙氧水中10-60min。
【專利摘要】本發明公開了一種鋰離子電池安全性隔膜材料的制備方法，包括以下步驟：步驟1，將聚烯烴與含氟聚合物共混、熔融擠出、冷卻、切粒，熔融共擠溫度為230-270℃；步驟2，粒料進行二次熔融擠出、冷卻、壓片，二次熔融溫度為230-270℃；步驟3，步驟2生成的片料進行雙向拉伸形成具有微晶結構的半成品隔膜材料；步驟4，將半成品隔膜材料浸潤在雙氧水中處理；步驟5，取出、真空干燥，得到成品隔膜材料。本發明通過采用含氟聚合物為隔膜基材，可有效抵抗電解液溫度升高過程對隔膜材料的溶解，降低破膜的概率；其次，通過在隔膜材料制備原料中添加聚乙烯可有效降低隔膜材料的閉孔溫度，使隔膜材料的安全性進一步提高。
【IPC分類】H01M2/16, H01M10/0525, H01M2/14
【公開號】CN105355814
【申請號】CN201510922626
【發明人】章結兵, 謝鳳秀
【申請人】蘇州鋰盾儲能材料技術有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月14日