一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法，将改性后的无机纳米粒子置于成孔剂中，超声分散后进行机械高速搅拌；将聚烯烃树脂与所述预分散溶剂加入至双螺杆挤出中，高温剪切、塑化、共混，得到混合熔体；将所述混合熔体输送至T型模头中，冷却化，得到片材，超声分散，得到预分散溶剂；通过添加膨润土纳米粒子作为异相成核剂，以获得较高的孔隙率，较小的微孔尺寸，更均匀的微孔分布，形成良好的耐热性能的同时确保了隔膜的机械强度。本发明专利技术制备的锂电池隔膜具有优异的透气性能，较高的机械强度、热稳定性能，确保电池的高安全性。

A Method of Preparing Lithium Battery Separator with Modified Bentonite

【技术实现步骤摘要】
一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法
本专利技术涉及微孔膜制备
，尤其涉及一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法。
技术介绍
离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳组成，锂电池隔膜是离子电池核心部件之一，其性能的好坏对锂电池的整体性能有着非常重要的影响，特别是用作新能源汽车动力锂电池对隔膜的性能要求更高，是制约锂电池发展的关键技术之一。目前隔膜生产主要是三种工艺：干法单拉、干法双拉、湿法双拉。其中湿法隔膜具有微孔尺寸分布均匀，产品一致性好，孔隙率、透气性可控范围大，更易薄规格化生产等特点，因而近年来已经发展成主流工艺。动力锂电池由于其自身的特殊性，需要更高的电压、更大的功率、更多的电量。隔膜作为动力锂电池的关键材料之一，高孔隙率、高透气性是动力锂电池隔膜的关键性能指标，影响动力电池的内阻、电池容量、循环性能以及充放电电流密度等，而高孔隙率，往往会牺牲隔膜的机械强度、热稳定性能，提升电池的微短路风险，进而影响电池的安全性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法，该方法制备的锂电池隔膜在具有高透气性好、抗冲击性能强、热稳定性优等特点。本专利技术的一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法，包括以下步骤，首先制备膨润土纳米颗粒，利用改性剂对膨润土纳米颗粒进行改性，然后将改性后的膨润土纳米颗粒置于成孔剂中，超声分散，再搅拌，得到预分散溶剂；将聚烯烃树脂和所述预分散溶剂加入至双螺杆挤出机中，高温剪切、塑化、共混，得到混合熔体，聚烯烃树脂是重均分子量为0.6×106～2.5×106的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）；将所述混合熔体输送至T型模头中，在急冷机上冷却固化，得到片材；将所述片材进行双向拉伸，萃取、热定型后得到锂电池隔膜。所述膨润土采用酸化膨润土、碱性膨润土、有机酸膨润土中一种或几种。所述表面改性剂优选为硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂中的其中一种。所述改性膨润土纳米颗粒的平均粒径优选为100～1000nm，更优选为100～300nm。所述表面改性剂与膨润土纳米颗粒的质量比优选为1～20:100，更优选为1～10:100。所述膨润土纳米颗粒与聚烯烃树脂的质量比为0.1～15:100，优选为0.5～8:100。所述成孔剂的温度为50～100℃。所述双向拉伸中横拉与纵拉比例为1.1～10:1，优选的为4～8:1。本专利技术的一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法，通过添加超高分子量聚乙烯，确保了隔膜的机械强度，同时，通过表面改性、预分散技术，添加一定量的膨润土纳米颗粒填料为异相成核剂，构成了一种“有机无机复合体系”，可以获得较高的孔隙率，较小的微孔尺寸，较强的抗冲击强度，以及良好的耐热性能。采用本专利技术制备的锂电池隔膜具有优异的透气性能，同时具有较高的机械强度、热稳定性能，均匀的微孔结构以及较小的微孔尺寸，从而确保电池的高安全性。具体实施方式实施例中，隔膜样品的厚度以15μm为参考标准，本专利技术实施例采用的原料和化学试剂均为市购。实施例1步骤一：称取100kgUHMWPE，1kg膨润土纳米颗粒，以及使用0.07kg的硅烷偶联剂KH570，将平均粒径为300nm的膨润土纳米颗粒进行表面改性，再将改性好的纳米颗粒预分散在60℃的石蜡油成孔剂中，在超声分散仪、高速搅拌机作用下，制备出分散均匀的预分散溶剂；步骤二：将超高分子量聚乙烯、预分散溶剂加入到双螺杆挤出机中，在230℃的挤出温度下高速挤出，得到均一熔体再进行冷却得到铸片薄膜；步骤三，将第二步得到的薄膜进行预拉伸后进行双向拉伸，开始预热温度为115℃，拉伸温度为125℃，冷却定型温度为30℃，横向、纵向拉伸比例都为4-8倍，形成薄膜；步骤四：将第三步得到的薄膜中放入萃取槽中，使用二氯甲烷萃取剂把含有的填充剂溶解出来，萃取温度为常温，出萃取槽的含有二氯甲烷的薄膜经过热辊干燥后挥发掉有机溶剂，形成微孔聚乙烯薄膜；步骤五：在聚乙烯结晶部分熔化温度范围内将第四步得到的微孔聚乙烯薄膜进行热定型，得到本专利技术提供的锂离子电池隔膜。实施例2、实施例3、实施例4、对比例5具体工艺及流程与实施例1相同，仅配方不同，详见表1：表1.实施例1-5由表1可知，添加改性的膨润土成核剂后的隔膜穿刺强度明显上升，拉伸强度增大，孔隙率明显升高，透气性好，孔径变小，同时，穿刺强度、拉伸强度反而略有上升；随着成核剂用量的增加，孔隙率略有上升，透气性变好，但穿刺强度略有下降，这是由于成核剂用量增大，分散困难所致。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法，其特征在于：它包括以下骤：首先将膨润土制备成平均粒径为100～1000 nm的膨润土纳米颗粒，利用改性剂对膨润土纳米颗粒进行改性，改性剂与膨润土纳米颗粒的质量比为1～20:100，然后将改性后的膨润土纳米颗粒置于成孔剂中，超声分散，再搅拌，得到预分散溶剂；将聚烯烃树脂和所述预分散溶剂按加入至双螺杆挤出机中，高温剪切、塑化、共混，得到混合熔体，所述膨润土纳米颗粒与聚烯烃树脂的质量比为0.1～15:100，将所述混合熔体输送至T型模头中，在急冷机上冷却固化，得到片材；将所述片材进行双向拉伸，萃取、热定型后得到锂电池隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种改性膨润土制备锂电池隔膜的方法，其特征在于：它包括以下骤：首先将膨润土制备成平均粒径为100～1000nm的膨润土纳米颗粒，利用改性剂对膨润土纳米颗粒进行改性，改性剂与膨润土纳米颗粒的质量比为1～20:100，然后将改性后的膨润土纳米颗粒置于成孔剂中，超声分散，再搅拌，得到预分散溶剂；将聚烯烃树脂和所述预分散溶剂按加入至双螺杆挤出机中，高温剪切、塑化、共混，得到混合熔体，所述膨润土纳米颗粒与聚烯烃树脂的质量比为0.1～15:100，将所述混合熔体输送至T型模头中，在急冷机上冷却固化，得到片材；将所述片材进行双向拉伸，萃取、热定型后得到锂电池隔膜。2.根据权利要求1所述的一种改性膨润土制...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，梅铜简，洪之全，
申请(专利权)人：江西省通瑞新能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36