一种锂电池隔膜生产方法及横向拉伸机技术

本发明专利技术涉及一种锂电池隔膜生产方法，步骤如下：将聚烯烃树脂原料熔融挤出，制得聚烯烃树脂膜片；聚烯烃树脂膜片在110～150℃下晶化处理；晶化处理后的聚烯烃树脂膜片进行冷拉伸，拉伸比为1.1～1.5；接着在110～150℃下进行纵向拉伸，拉伸比为3～5，然后热定型得到薄膜；薄膜在110～150℃下分两步进行横向拉伸，每步的拉伸角度不同，拉伸角度的范围依次为10～14°和8～12°，拉伸比为3～5，然后热定型；最后在90～140℃下进行热处理，制得锂电池隔膜还涉及一种横向拉伸机，包括导轨，拉伸区域中设有两个拉伸角，拉伸角的范围依次为10～14°和8～12°，其中，拉伸角是相对应导轨的夹角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂电池隔膜生产方法及横向拉伸机。
技术介绍
锂电池因其具有工作电压高、能量密度大、重量轻、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，在很大程度上取代了以往的镍氢等电池，成为各类电子产品的主力电源。锂电池主要应用于笔记本电脑、移动电话、PDA、摄录机、携带式光盘等电子产品上，其中在笔记本电脑和移动电话上应用最广。同时，锂电池已拓展到电动自行车、电动汽车等领域，市场需求庞大，并具有巨大的增长空间。隔膜是锂电池的重要组成部分，占锂电池成本的20%左右，隔膜的性能决定了锂电池的界面结构、内阻等，直接影响锂电池的容量和循环性能等特性，性能优异的隔膜对提高锂电池的综合性能具有重要的作用。现有锂电池隔膜主要是聚烯烃隔膜，其生产方法可分为干法和湿法两大类。同时， 干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。干法单向拉伸工艺制备原理是高聚物熔体挤出时在拉伸应力下结晶，形成垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，并经过热处理得到硬弹性材料，具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离而形成狭缝状微孔，再经过热定型制得微孔膜。拉伸温度高于聚合物的玻璃化温度而低于聚合物的结晶温度。美国专利US4138459提到吹塑成型的聚丙烯薄膜经热处理得到硬弹性薄膜，先冷拉6% 30%，然后在120 150°C之间热拉伸80% 150%，再经过热定型即制得稳定性较高的微孔膜。但是该法制备的隔膜横向拉伸强度差， 孔型狭长、孔径尺寸难控制等缺点。干法双向拉伸原理是通过拉伸时β晶型向α晶型转变而使其产生微孔。添加成核剂共挤出制成含固体添加物的膜，固体添加物以亚微米级粒径均勻分布在聚合物相中，由于拉伸时应力集中出现相分离而形成微孔膜，双轴拉伸含有大量β晶型的聚丙烯膜，然后热固定型即得，由于β晶型的聚丙烯形态是由捆束状生长的片晶组成，球晶的致密程度较低，因此晶片束之间的非晶区很容易被拉开而形成微银纹或微孔。例如美国专利 US5134174提到双轴拉伸含有大量β晶型的聚丙烯膜，最后热固定得微孔膜。但是该法也存在孔径及孔隙率较难控制、透气性不好、隔膜一致性差等缺点。湿法原理是在高温下将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中形成均相液，然后降温冷却，导致溶液产生液-固相分离或液-液相分离，再选用挥发性试剂将高沸点溶剂萃取出来，经过干燥获得一定结构形状的高分子微孔膜，再经热定型使其结构稳定。该方法通过调整聚烯烃和溶剂的比例，控制温度，选取萃取剂，控制萃取时间的清洗时间等因素来获得不同厚度、孔径尺寸、孔隙率和微孔聚合物膜。该方法的缺点是投资大，成本高，工艺复杂，并且对环境造成污染
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂电池隔膜生产方法，该方法制得的锂电池隔膜厚度均勻，孔隙率高，透气度高，拉伸强度高，热收缩率小，本专利技术的另一目的是提供一种横向拉伸机。本专利技术的技术方案是一种锂电池隔膜生产方法，依次包括以下步骤(1)将聚烯烃树脂原料熔融挤出，制得聚烯烃树脂膜片；(2)聚烯烃树脂膜片在110 150°C下晶化处理；(3)晶化处理后的聚烯烃树脂膜片进行冷拉伸，拉伸比为11 1. 5 ；(4)接着在110 150°C下进行纵向拉伸，拉伸比为3 5，然后热定型得到薄膜；(5)薄膜在110 150°C下分两步进行横向拉伸，每步的拉伸角度不同，拉伸角度的范围依次为10 14°和8 12°，拉伸比为3 5，然后热定型；(6)最后在90 140°C下进行热处理，制得锂电池隔膜。所述聚烯烃树脂指制备锂电池隔膜的常用原料，优选为PP树脂、PE树脂、PDVF树脂或PTFE树脂，更优选为PP树脂或PE树脂，并且其生产条件根据原料的不同可以进行适应性调整。作为对本专利技术的进一步揭示，步骤⑴采用流延挤出方式，步骤⑶中冷拉伸的温度为20 50°C，步骤⑷和步骤(5)中热定型的温度为100 140°C。以PP树脂为原料，依次包括以下步骤(1)将PP树脂原料熔融挤出，制得PP树脂膜片；(2)PP树脂膜片在120 150°C下晶化处理，PP树脂的结晶度为50 60% ；(3)晶化处理后的PP树脂膜片在20 50°C下冷拉伸，拉伸比为11 1. 5 ；(4)接着在140 150°C下进行纵向拉伸，拉伸比为3 5，然后在120 140°C下热定型得到薄膜；(5)薄膜在140 150°C下分两步进行横向拉伸，每步的拉伸角度不同，拉伸角度的范围依次为10 14°和8 12°，拉伸比为3 5，然后在120 140°C下热定型；(6)最后在110 130°C下进行热处理，制得锂电池隔膜。所述PP树脂的熔融指数为1 3g/10min，密度为0. 9 0. 91g/CnT3。以PE树脂为原料，依次包括以下步骤(1)将PE树脂原料熔融挤出，制得PE树脂膜片；(2)PE树脂膜片在80 130°C下晶化处理，PE树脂的结晶度为75 85% ；(3)晶化处理后的PE树脂膜片在20 50°C下冷拉伸，拉伸比为1. 1 1. 5 ；(4)接着在110 130°C下进行纵向拉伸，拉伸比为3 5，然后在100 120°C下热定型得到薄膜；(5)薄膜在110 130°C下分两步进行横向拉伸，每步的拉伸角度不同，拉伸角度的范围依次为10 14°和8 12°，拉伸比为3 5，然后在100 120°C下热定型；(6)最后在90 110°C下进行热处理，制得锂电池隔膜。所述PE树脂为HDPE，熔融指数为0. 3 lg/10min，密度为0. 95 0. 97g/cnT3。本专利技术还提出了一种横向拉伸机，包括导轨，拉伸区域中设有两个拉伸角，拉伸角的范围依次为10 14°和8 12°，其中，拉伸角是相对应导轨的夹角，拉伸时膜片安装在导轨上。5本专利技术以聚烯烃树脂为原料，不使用任何致孔剂或添加剂，即可制得厚度均勻、孔隙率高、透气度高、拉伸强度高、热收缩率小的锂电池隔膜。本专利技术在挤出制得聚烯烃树脂膜片进行晶化处理，使初生膜片中的微原纤维结构可转变成折叠链片晶，折叠链片晶的生成有利于在后续拉伸过程中形成微孔，同时，晶化处理也具有消除膜片应力的作用；横向拉伸分两步进行，每步角度不同，并可以根据拉伸情况进行调整，提高了锂电池隔膜厚度的均勻性和一致性；在横向拉伸的热定型后添加了热处理工艺，在一定张力作用下通过较高温度处理以及温度变化，固定了所得锂电池薄膜内部微观结构，不仅可以控制孔径与孔径形态，而且提高了锂电池隔膜的拉伸强度、减少了热收缩率。附图说明图1是本专利技术流程图。图2是横向拉伸机结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1所选用的聚烯烃树脂原料为PP树脂，熔融指数(MI)为2g/10min，密度为0. 91g/ cm3。参照图1，依次按照以下步骤制备 (1)首先，将PP树脂原料加入双螺杆挤出机1，在230°C下熔融挤出，经铸片机2冷却铸片制得PP树脂膜片；(2)接着PP树脂膜片在晶化设备3中进行晶化处理，控制温度为130°C，结晶度为 50 60% ；(3)晶化的PP树脂膜片采用冷却拉伸机4在40°C下进行冷拉伸，拉伸比为1.4;(4)然后，膜片经纵向拉伸机5在150°C下进行纵向热拉伸，拉伸比为4，接着在 130°C下热定型，形成薄膜；(5)薄膜经横向拉伸机6分两步进行拉伸，两拉伸角度依次为12°和10°，温度为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种锂电池隔膜生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：（１）将聚烯烃树脂原料熔融挤出，制得聚烯烃树脂膜片；（２）聚烯烃树脂膜片在１１０～１５０℃下晶化处理；（３）晶化处理后的聚烯烃树脂膜片进行冷拉伸，拉伸比为１１～１．５；（４）接着在１１０～１５０℃下进行纵向拉伸，拉伸比为３～５，然后热定型得到薄膜；（５）薄膜在１１０～１５０℃下分两步进行横向拉伸，每步的拉伸角度不同，拉伸角度的范围依次为１０～１４°和８～１２°，拉伸比为３～５，然后热定型；（６）最后在９０～１４０℃下进行热处理，制得锂电池隔膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，马驰，琚晓晖，陈春，刘金云，赵东波，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84