【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池用集流体，具体是一种复合集流体用基膜及其制备方法。
技术介绍
1、由于金属材料具有良好的导电性，传统集流体采用纯金属制成的箔片，根据锂电池正负极电位情况正极用铝箔，负极用铜箔。但随着技术发展需求，传统技术中的金属电极已不能完全满足使用要求，主要问题在于平衡集流体厚度和机械强度之间的矛盾,当厚度降低,集流体表面涂层的活性物质的厚度增加，电池能量密度会增加，但机械强度更小,则集流体容易变形；金属电极的集流体会产生较大的毛刺，发生电池短路或电池遭到穿刺等风险较高，从而导致电池的安全性能的下降。
2、随着新能源电池技术的进一步发展，复合铜箔受到上下游产业的广发关注，现阶段，复合铜箔是以pet、pp或者pi为基材，在厚度为4～6微米的薄膜表面先采用磁控溅射的方式，制备一层20～80nm的金属膜层；然后采用水电镀的方式，将铜层加厚到1～5微米，复合铜箔整体厚度在5～8微米，替代传统铜箔。复合铜箔能节省约70％的铜，可降低材料成本，同时解决的了因减薄带来的强度降低、毛刺等问题。
3、但是对于以上复合集流体，由于所用高分子聚合物膜一方面表面极性较弱，其表面张力较低、表面粘附性能较弱,所制备的复合集流体中高分子聚合物基膜与金属层间的结合力较弱。另一发面材料的耐电解液性能较差，所制备的复合集流体高分子物质在长时间使用后发生溶穿、金属层脱落、污染电解液等不良现象，导致复合集流体的结构稳定性较差，影响复合集流体的正常使用。
4、因此，开发一种结构稳定、耐电解液性能良好的的复合集流体，从而提升目前复
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合集流体用基膜及其制备方法，该复合集流体用基膜具有优异的耐电解液、强度、耐温性等，能够满足集流体发展的趋势。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种复合集流体用基膜，包括两层聚合物极性材料层，以及位于两层聚合物极性材料层之间的聚合物强化材料层；即所述复合集流体用基膜为聚合物极性材料层-聚合物强化材料层-聚合物极性材料层构成的夹心结构。
4、所述聚合物极性材料层包括聚烯烃、极性高分子材料、两性材料和抗氧剂；
5、所述聚合物强化材料层包括聚烯烃、强化材料和抗氧剂。
6、上述方案中，通过调整边层(即聚合物极性材料层)中各组分的种类使边层具有良好的表面附着力，可以和金属物质很好的结合，通过调节芯层(即聚合物强化材料层)中各组分的种类。使芯层较普通的聚丙烯薄膜而言具有更好的耐温性和强度，使得基膜整体的强度增加，有利于后期加工及应用。相较现有技术，本专利技术制备的复合集流体用基膜在耐电解液、强度、耐温性等方面均显著提高，满足集流体发展的趋势。
7、作为本申请的一些可实施方式，所述聚合物极性材料层和所述聚合物强化材料层中的聚烯烃均为聚丙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯的共聚物、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、环烯烃聚合物中的一种或多种。
8、作为本申请的一些可实施方式，所述极性高分子材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚二苯醚砜、聚偏二氯乙烯、聚己内酰胺、聚亚癸基甲酰胺、聚癸二酰己二胺、聚亚壬基脲、聚[双(三氯)化乙氧基]磷腈中的一种或多种。
9、作为本申请的一些可实施方式，所述两性材料为马来酸酐接枝pp、mah接枝pp、gma接枝pp，马来酸酐接枝pe、mah接枝pe、gma接枝pe，马来酸酐接枝poe、mah接枝poe、gma接枝poe,马来酸酐接枝eva、mah接枝eva、gma接枝eva,马来酸酐接枝epdm、mah接枝epdm、gma接枝epdm，马来酸酐接枝sebs、mah接枝sebs、gma接枝sebs，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元聚合物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物或苯乙烯-顺丁二酸酐共聚物中的一种或多种。
10、作为本申请的一些可实施方式，所述强化材料为碳纳米管、碳纤维、碳化硅晶须、玻璃纤维、硅酸钙晶须、硅灰石、水镁石、叶腊石，滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母等，脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐和木质酸及其衍生物类、苯甲酸钠和双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝中的一种或多种。
11、作为本申请的一些可实施方式，所述聚合物极性材料层和所述聚合物强化材料层中的抗氧剂均为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、亚磷酸三(2,3-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
12、作为本申请的一些可实施方式，所述的复合集流体用基膜厚度为4～6μm，所述聚合物强化材料层厚度为所述复合集流体用基膜厚度的50％～90％。优选的，所述复合集流体用基膜厚度为4μm～5μm，所述聚合物强化材料层厚度为所述复合集流体用基膜厚度的60％～80％。
13、作为本申请的一些可实施方式，所述聚合物极性材料层包括50～95质量份的聚烯烃、5～40质量份的极性高分子材料、0.1～10质量份的两性材料和0.1～0.5质量份的抗氧剂。
14、作为本申请的一些可实施方式，所述聚合物强化材料层包括89.5～99.8质量份的聚烯烃、0.1～10质量份的强化材料和0.1～0.5质量份的抗氧剂。
15、此为，为实现上述目的，本专利技术还提供了一种复合集流体用基膜的制备方法，包括如下步骤：
16、s1.制备聚合物极性材料：先将聚烯烃、极性高分子材料、两性材料和抗氧剂混合均匀，其后经双螺杆挤出造粒机造粒，最后经水冷、风冷、切粒，制得聚合物极性材料。
17、s2.制备聚合物强化材料:先将聚烯烃、强化材料和抗氧剂混合均匀，其后经双螺杆挤出造粒机造粒，最后经水冷、风冷、切粒，制得聚合物强化材料；
18、s3.制备复合集流体用基膜：先将聚合物极性材料和聚合物强化材料切片并在80～110℃下干燥4～10h；其后将干燥后的聚合物极性材料切片投入三层共挤边层挤出机，将聚合物强化材料切片投入三层共挤芯层挤出机，经熔融挤出后，经过40～110℃激冷辊冷，再依次经纵向拉伸、横向拉伸以及定型后，制得复合集流体用基膜。
19、作为本申请的一些可实施方式，步骤s1和s2中，双螺杆挤出造粒机的挤出温度为150℃～300℃；步骤s3中，挤出机温度为150～300℃
20、作为本申请的一些可实施方式，步骤s3中，经激冷辊冷后的具体步骤为：
21、经纵向拉伸系统在40～120℃预热、120～160℃条件纵向拉伸2～7倍、130～180℃条件下定型后送入横向拉伸系统，在80～150℃预热、140～190℃条件下横向拉伸2～8倍、140～200℃定型后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合集流体用基膜，其特征在于，包括两层聚合物极性材料层，以及位于两层聚合物极性材料层之间的聚合物强化材料层；
2.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述聚烯烃为聚丙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯的共聚物、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、环烯烃聚合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述极性高分子材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚二苯醚砜、聚偏二氯乙烯、聚己内酰胺、聚亚癸基甲酰胺、聚癸二酰己二胺、聚亚壬基脲、聚[双(三氯)化乙氧基]磷腈中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述两性材料为马来酸酐接枝PP、MAH接枝PP、GMA接枝PP，马来酸酐接枝PE、MAH接枝PE、GMA接枝PE，马来酸酐接枝POE、MAH接枝POE、GMA接枝POE,马来酸酐接枝EVA、MAH接枝EVA、GMA接枝EVA,马来酸酐接枝EPDM、MAH接枝EPDM、GMA接枝EPDM，马来酸酐接枝SEBS、MAH接枝SEBS、GMA
5.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述强化材料为碳纳米管、碳纤维、碳化硅晶须、玻璃纤维、硅酸钙晶须、硅灰石、水镁石、叶腊石，滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母等，脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐和木质酸及其衍生物类、苯甲酸钠和双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述的复合集流体用基膜厚度为4～6μm，所述聚合物强化材料层厚度为所述复合集流体用基膜厚度的50％～90％。
7.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述聚合物极性材料层包括
8.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述聚合物强化材料层包括89.5～99.8质量份的聚烯烃、0.1～10质量份的强化材料和0.1～0.5质量份的抗氧剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种复合集流体用基膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种复合集流体用基膜的制备方法，其特征在于，步骤S1和S2中，双螺杆挤出造粒机的挤出温度为150℃～300℃；步骤S3中，挤出机温度为150～300℃。
...【技术特征摘要】
1.一种复合集流体用基膜，其特征在于，包括两层聚合物极性材料层，以及位于两层聚合物极性材料层之间的聚合物强化材料层；
2.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述聚烯烃为聚丙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯的共聚物、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、环烯烃聚合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述极性高分子材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚二苯醚砜、聚偏二氯乙烯、聚己内酰胺、聚亚癸基甲酰胺、聚癸二酰己二胺、聚亚壬基脲、聚[双(三氯)化乙氧基]磷腈中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种复合集流体用基膜，其特征在于，所述两性材料为马来酸酐接枝pp、mah接枝pp、gma接枝pp，马来酸酐接枝pe、mah接枝pe、gma接枝pe，马来酸酐接枝poe、mah接枝poe、gma接枝poe,马来酸酐接枝eva、mah接枝eva、gma接枝eva,马来酸酐接枝epdm、mah接枝epdm、gma接枝epdm，马来酸酐接枝sebs、mah接枝sebs、gma接枝sebs，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元聚合物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物或苯乙烯-顺丁二酸酐共聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵贵红，孙鹏，李培，董林，罗春明，
申请(专利权)人：四川东方绝缘材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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