聚乙烯微孔膜及其制备方法以及锂离子电池技术

本发明专利技术提出了一种聚乙烯微孔膜及其制备方法以及锂离子电池，所述聚乙烯微孔膜的制备方法包括：(1)将聚乙烯树脂与石蜡油进行熔融挤出得到熔体；(2)将所述熔体铸成厚片；(3)将所述树脂片进行纵拉拉伸，以便得到纵拉膜片；(4)对所述纵拉膜片进行第一次横向拉伸，以便得到拉伸油膜；(5)对所述拉油伸膜进行萃取，以便去除所述拉伸油膜内的所述石蜡油，再去除萃取剂，以便形成微孔膜；(6)对微孔膜进行第二次横向拉伸，第二次横向拉伸的温度为115℃

【技术实现步骤摘要】
聚乙烯微孔膜及其制备方法以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，具体地，涉及聚乙烯微孔膜及其制备方法以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]聚乙烯微孔膜常作为锂离子电池的隔膜使用，对阻隔电子通过、防止短路和保证内部离子透过、使电池高效、稳定、安全地运行具有重要意义。其中，聚乙烯微孔薄膜的孔径大小及其沿厚度方向的曲折度对锂离子通过性能起到直接影响，进而影响锂电池的充放电性能、循环性能以及安全性等。曲折度越大，表示锂离子在微孔中运动越困难，阻力越大，但是曲折度高却可以防止正负极接触、防止锂枝晶刺穿隔膜以及降低自放电等好处，提高电池的循环寿命。曲折度越小，锂离子在微孔中运动相对越容易，阻力越小，更适合高倍率锂电池的快速充放电的要求。因此，曲折度的调控对锂离子电池性能的提高具有重要意义。
[0003]湿法双向拉伸聚乙烯膜采用萃取工艺造孔，制备三维网络状结构，与干法工艺制备的隔膜相比，天生具有孔径较小、孔的曲折度较高的特点。如何对湿法聚乙烯隔膜的曲折度进行调控，是湿法隔膜领域技术人员致力解决的问题。在现有技术方案中，分别通过采用不同的铸片温度和采用PE组合物，对隔膜微孔的曲折度加以调控。虽然确实产生了一定效果，但是影响程度相对有限。
[0004]因此，目前制备聚乙烯微孔膜的方法还需进一步改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种聚乙烯微孔膜及其制备方法以及锂离子电池，该聚乙烯微孔膜的制备方法可调控聚乙烯微孔膜的微孔的曲折度，有效改善聚乙烯微孔膜的透过性能和膜电阻。
[0006]为此，在本专利技术的一个方面，提出了一种聚乙烯微孔膜的制备方法，包括：(1)将聚乙烯树脂与石蜡油进行熔融挤出，以便得到熔体；(2)将所述熔体铸成厚片；(3)将所述厚片进行纵拉拉伸，以便得到纵拉膜片；(4)对所述纵拉膜片进行第一次横向拉伸，以便得到拉伸油膜；(5)对所述拉油伸膜进行萃取，以便去除所述拉伸油膜内的所述石蜡油，再去除萃取剂，以便形成微孔膜；(6)对所述微孔膜进行第二次横向拉伸，所述第二次横向拉伸的温度为115℃
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135℃，所述第二次横向拉伸的倍率为1.1
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1.8倍；(7)对第二次横向拉伸后的膜进行热定型。由此，制备的聚乙烯微孔膜的曲折度具有可调控性，进而改善聚乙烯微孔膜的透过性和膜阻。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(7)中，所述热定型的温度为120～135℃，优选125～134℃，最优选128～133℃。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(7)中，所述热定型的回缩比例为8～25％，优选10～23％，最优选15～20％。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(6)中，所述第二次横向拉伸的温度为120～134℃，最优选为125～133℃。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(6)中，所述第二次横向拉伸的倍率为1.2～1.6倍，最优选为1.3～1.5倍。
[0011]在本专利技术的另一方面，提出了一种聚乙烯微孔膜，所述聚乙烯微孔膜是由前述的方法制备的。由此，具有上述方法制备的聚乙烯微孔膜的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有曲折度可调控的优点。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯微孔膜的厚度为5
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25μm。由此，提高聚乙烯微孔膜的透过性和使用寿命。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯微孔膜微孔的平均孔径30
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80nm。由此，提高聚乙烯微孔膜的透过性。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯微孔膜微孔的曲折度1.5
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3.5。由此，满足不同特性电池的需求。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯微孔膜的透气度80
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500s/100mL。由此，满足不同特性电池的需求。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述聚乙烯微孔膜的孔隙率为30％
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48％。由此，满足不同特性电池的需求。
[0017]在本专利技术的又一方面，提出了一种锂离子电池，采用前述的聚乙烯微孔膜作为隔膜。由此，该锂离子电池具有前述的聚乙烯微孔膜的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有聚乙烯微孔膜的曲折度可调控的优点，从而改善锂离子电池的循环特性、自放电及倍率特性，满足不同特性电池的需求。
附图说明
[0018]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1显示了本专利技术一个实施例的聚乙烯微孔膜制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0021]在本专利技术的一个方面，提出了一种聚乙烯微孔膜的制备方法，包括：将聚乙烯树脂与石蜡油进行熔融挤出，以便得到熔体，将熔体铸成厚片，将厚片进行纵拉拉伸，以便得到纵拉膜片，再对纵拉膜片进行第一次横向拉伸，以便得到拉伸油膜，对拉油伸膜进行萃取，以便去除拉伸油膜内的石蜡油，再去除萃取剂，以便形成微孔膜，再对微孔膜进行第二次横向拉伸，拉伸的温度为115℃
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135℃，拉伸的倍率为1.1
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1.8倍，最后，对第二次横向拉伸后的微孔膜进行热定型。由此，制备的聚乙烯微孔膜的曲折度具有可调控性，从而进一步改善聚乙烯微孔膜的透过性和膜阻。
[0022]为了方便理解，下面对该方法能够实现上述有益效果的原理进行简要说明：
[0023]如前所述，聚乙烯微孔膜的孔径大小及曲折度对锂离子通过性能具有重要影响，曲折度是表征单个微孔沿着厚度方向弯曲折回的程度。曲折度越大，微孔沿着聚乙烯微孔膜厚度方向弯曲折回的程度越大，锂离子在微孔中运动越难，膜阻越大；曲折率越小，微孔沿着聚乙烯微孔膜厚度方向弯曲折回的程度越小，锂离子在微孔中运动越容易，相应膜阻越小，因此，调控聚乙烯微孔膜的曲折度对提升锂离子电池的性能具有意义。本专利技术人通过研究发现，在湿法隔膜生产过程中，经过铸片、纵向拉伸以及第一次横向拉伸后，石蜡油的液滴分布在聚乙烯树脂的分子链之间，因此它们对原始微孔结构的形成有重要影响。但由于在随后的萃取阶段，萃取剂取代石蜡油然后又在干燥阶段被空气取代，从而形成带有微孔结构的白色微孔膜。在这个过程初步形成的微孔，由于受到萃取剂挥发和干燥的影响，微孔尺寸很小，透气度差，难以发挥隔膜在电池中的作用。因此还需要在随后的第二次横向拉伸和热定型阶段，对微孔结构进行调整，使微孔的大小和曲折度达到设计要求，以满足不同功能锂离子电池的需要。本专利技术通过调控第二次横向拉伸和热定型工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备聚乙烯微孔膜的方法，其特征在于，包括：(1)将聚乙烯树脂与石蜡油进行熔融挤出，以便得到熔体；(2)将所述熔体铸成厚片；(3)将所述厚片进行纵拉拉伸，以便得到纵拉膜片；(4)对所述纵拉膜片进行第一次横向拉伸，以便得到拉伸油膜；(5)对所述拉油伸膜进行萃取，以便去除所述拉伸油膜内的所述石蜡油，再去除萃取剂，以便形成微孔膜；(6)对所述微孔膜进行第二次横向拉伸，所述第二次横向拉伸的温度为115℃
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135℃，所述第二次横向拉伸的倍率为1.1
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1.8倍；(7)对第二次横向拉伸后的膜进行热定型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述热定型的温度为120～135℃，优选125～134℃，最优选128～133℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述热定型的回缩比例为8～25％，优选10～23％，最优选15～20％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述第二次横向拉伸的温度为120～134℃，最优选为125～133℃。5.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋红芹，王小记，胡玉涛，周世蛟，王月琴，王莉，柳青，李茜茜，
申请(专利权)人：乐凯胶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：