一种锂离子电池隔膜及其生产工艺制造技术

技术编号:27035426 阅读:31 留言:0更新日期:2021-01-12 11:18
本发明专利技术公开了一种锂离子电池隔膜及其生产工艺,该生产工艺包括:将烯烃聚合物与有机溶剂混合,制得混合物;将混合物经过挤出机挤、模头形成高温熔体流出;其正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却,再经冷却槽冷却,得到铸片;将所述铸片经拉伸、萃取、热定型得到微孔隔膜。通过以上方式,采用主激冷辊和辅激冷辊配合同步冷却,再经主激冷辊和冷却槽冷却,可大大提高薄膜的物性一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池隔膜及其生产工艺
本专利技术涉及锂离子电池隔膜
,尤其是涉及一种锂离子电池隔膜及其生产工艺。
技术介绍
锂离子电池隔膜按制备工艺的不同分为干法和湿法两大类,湿法又称为相分离法或热致分离法。湿法工艺是将聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)与白油进行混合,经挤出机加热熔融后,形成均匀的熔体混合物,然后经过铸片工序降温进行相分离,制得含有微孔的膜片,再将膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使分子链取向排列,最后保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,制备出相互贯通的微孔膜材料。目前,铸片工序热致相分离常用方法有以下两种:1、使用激冷辊,设置激冷辊的温度,将模头流出的熔体附至激冷辊上,使得熔体能够快速冷却,并使白油与PE/PP快速分离,形成微孔;2、使用激冷辊与水槽,水槽中装有设置一定温度的水,在熔体附片时,使用水和激冷辊同时冷却熔体,并降低隔膜正面(即接触激冷辊的膜面)与反面(即非接触激冷辊的膜面)热致相分离速度的差异。以上两种方法中,前一种使用激冷辊的方法,在熔体附片时,由于空气与激冷辊的温度不一致,正面与反面的相分离速率不一致,结晶速率也不一致,进而会影响薄膜物性的一致性;而后一种使用激冷辊和水槽配合的方法,由于水的沸点是100℃,而熔体铸片后进入水槽,膜面温度不一定低于100℃,而当膜面温度高于或等于100℃时,与膜面接触的水会沸腾,而这会对膜的外观造成不良的影响。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本专利技术提出一种锂离子电池隔膜及其生产工艺。本专利技术所采取的技术方案是:本专利技术的第一方面,提供一种锂离子电池隔膜的生产工艺,包括以下步骤:S1、将烯烃聚合物与有机溶剂混合,制得混合物;S2、所述混合物经过挤出机、模头形成高温熔体流出,其正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却,再经冷却槽冷却,得到铸片;S3、所述铸片经拉伸、萃取、热定型得到微孔隔膜。根据本专利技术的一些实施例,步骤S2具体包括:所述混合物经过挤出机、模头形成高温熔体流出,且将高温熔体贴附在主激冷辊上,同步将辅激冷辊运行至与所述主激冷辊上的高温熔体的另一面贴合,控制辅激冷辊的温度和转速与所述主激冷辊的温度和转速相同,且所述辅激冷辊与所述主激冷辊的转动方向相反,以实现贴附于所述主激冷辊上的高温熔体的正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却;而后膜片随主激冷辊运行一段距离,浸入冷却槽中,以使其经冷却槽冷却。所述熔体与主激冷辊贴合的一面为正面,所述熔体与辅激冷辊贴合的一面为反面。为了提高成型铸片的均匀性,可设计为主激冷辊和辅激冷辊以模头角度对称。为了便于准确控制,可设计为辅激冷辊与位置控制装置连接,位置控制装置可采用气缸与线性电机共同控制。另外,辅激冷辊可设置为与温度控制装置连接,温度控制装置可为工艺冷冻水控制,具体地,辅激冷辊上设置进水管和出水管,通过进水管和出水管控制进出辅激冷辊的工艺冷冻水流量以进行温度控制。主激冷辊也可配合设置类似的温度控制装置。主激冷辊和辅激冷辊可统一由同一控制系统控制。另外,主激冷辊和/或辅激冷辊上可设有除油装置,除油装置可为除油辊或刮油刀。主激冷辊的直径可设计0.8~1m;辅激冷辊的直径可设计为0.1~0.3m。主激冷辊和辅激冷辊的材质可采用321不锈钢或其他材质。根据本专利技术的一些实施例,所述模头的温度为140~280℃,所述主激冷辊和所述辅激冷辊的温度为20~55℃。根据本专利技术的一些实施例,步骤S1具体包括:将烯烃聚合物A与有机溶剂A混合制得混合物A,将烯烃聚合物B与有机溶剂B混合制得混合物B;步骤S2中,所述模头包括层叠排布的第一出料通道和第二出料通道;步骤S2具体包括:所述混合物A经第一挤出机、所述模头的第一出料通道形成第一高温熔体流出;所述混合物B经第二挤出机、所述模头的第二出料通道形成第二高温熔体流出,所述第一高温熔体和所述第二高温熔体叠设贴附于所述主激冷辊上,其正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却,再经冷却槽冷却,得到铸片;或者,步骤S2具体包括:所述混合物A经第一挤出机、第一模头形成第一高温熔体流出;所述混合物B经第二挤出机、第二模头形成第二高温熔体流出;所述第一高温熔体和所述第二高温熔体叠设贴附于所述主激冷辊上,其正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却,再经冷却槽冷却,得到铸片。根据实际锂离子电池隔膜的结构要求,目标锂离子电池隔膜可设计为具有多层结构,如两层、三层、六层等。具体可包含两层异层,例如,隔膜可为A/B或A/B/C、A/B/C/A等非对称多层结构,或者,A/B/A、A/B/C/B/A等对称多层结构。其中,两层异层的材质可为不同分子量烯烃聚合物,例如,一层为聚乙烯层,一层为α-烯烃聚合物层,如聚丙烯、乙烯-丙烯共聚、聚异丁烯等。根据所制备隔膜的层数结构,可对应将模头设计为具有多个出料通道,以在对应的出料通道注入对应层体的材料,进而经过后续操作以形成具有对应多层结构隔膜;或可采用多个模头,将不同模头挤出的铸片层叠复合,形成多层结构隔膜。根据本专利技术的一些实施例,步骤S1中,所述混合物中所述烯烃聚合物的含量为15~30wt%,所述有机溶剂的含量为70~85wt%。根据本专利技术的一些实施例,所述烯烃聚合物包括聚乙烯;优选地,所述烯烃聚合物包括超高分子量聚乙烯和/或高密度聚乙烯。超高分子量聚乙烯具体可采用分子量为100~150万的超高分子量聚乙烯,高密度聚乙烯具体可采用密度为0.940~0.976g/cm3、分子量小于100万的高密度聚乙烯。有机溶剂具体可采用低熔点,低挥发性,高闪点高安全性有机液体;优选地,所述有机溶剂包含白油。根据本专利技术的一些实施例,所述烯烃聚合物包括质量比为1:(1~4)为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯。根据本专利技术的一些实施例,步骤S3中,所述拉伸的纵拉比为4~8倍,横拉比为5~10倍。根据本专利技术的一些实施例,所述拉伸包括纵拉和横拉;所述纵拉的温度为60℃~95℃;所述横拉的温度为110℃~125℃。步骤S3中,萃取所采用的萃取剂一般采用低沸点、易挥发的有机溶剂,例如二氯甲烷(DCM)。本专利技术的第二方面,提供一种锂离子电池隔膜,其由本专利技术第一方面所提供的任一种锂离子电池隔膜的生产工艺制得,所述锂离子电池隔膜的摩擦系数为0.4~0.7,且所述锂离子电池隔膜的正反面摩擦系数偏差为0.03~0.06。本专利技术实施例的有益效果是:本专利技术实施例提供了一种锂离子电池隔膜的生产工艺,其中,使用辅激冷辊配合对附在主激冷辊上的高温熔体进行同步冷却形成铸片,铸片的正面在接触主激冷辊进行热致相分离时,反面与辅激冷辊接触,同时充分进行热致相分离,通过控制两激冷辊的温度一致,可使铸片的正面和反面以同样的速率充分进行热致相分离,大大提高薄膜的物性一致性;经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却后,再经冷却槽冷却,可避免进入冷却槽时温度过高,导致冷却液沸腾而影响膜面外观的问题。通过以上锂离子电池隔膜生产工艺所制备的隔膜物性一致性高,隔膜的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池隔膜的生产工艺,其特征在于,包括:/nS1、将烯烃聚合物与有机溶剂混合,制得混合物;/nS2、所述混合物经过挤出机、模头形成高温熔体流出,其正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却,再经冷却槽冷却,得到铸片;/nS3、所述铸片经拉伸、萃取、热定型得到微孔隔膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔膜的生产工艺,其特征在于,包括:
S1、将烯烃聚合物与有机溶剂混合,制得混合物;
S2、所述混合物经过挤出机、模头形成高温熔体流出,其正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却,再经冷却槽冷却,得到铸片;
S3、所述铸片经拉伸、萃取、热定型得到微孔隔膜。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜的生产工艺,其特征在于,步骤S2具体包括:所述混合物经过挤出机、模头形成高温熔体流出,且将高温熔体贴附在主激冷辊上,同步将辅激冷辊运行至与所述主激冷辊上的高温熔体的另一面贴合,控制辅激冷辊的温度和转速与所述主激冷辊的温度和转速相同,且所述辅激冷辊与所述主激冷辊的转动方向相反,以实现贴附于所述主激冷辊上的高温熔体的正反面分别经主激冷辊和辅激冷辊同步冷却;而后膜片随主激冷辊运行一段距离,浸入冷却槽中,以使其经所述冷却槽冷却。


3.根据权利要求2所述的锂离子电池隔膜的生产工艺,其特征在于,所述模头的温度为140~280℃,所述主激冷辊和所述辅激冷辊的温度为20~55℃。


4.根据权利要求2所述的锂离子电池隔膜的生产工艺,其特征在于,
步骤S1具体包括:将烯烃聚合物A与有机溶剂A混合制得混合物A,将烯烃聚合物B与有机溶剂B混合制得混合物B;
步骤S2中,所述模头包括层叠排布的第一出料通道和第二出料通道;步骤S2具体包括:所述混合物A经第一挤出机、所述模头的第一出料通道形成第一高温熔体流出;所述混合物B经第二挤出机所述模头的第二出料通道形成第二高温熔体流出;所述第一高温熔体和所述第二高温熔体叠设贴附于所述主激冷辊上,...

【专利技术属性】
技术研发人员:薛云卿张喜强王杨毅
申请(专利权)人:常州星源新能源材料有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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