專利名稱：動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制備方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可充電鋰離子二次電池具有高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)的特性，又具有安全、可靠且能快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，因而成為近年來新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。由于鋰離子電池是綠色環(huán)保型無污染的二次電池，符合當(dāng)今各國能源環(huán)保方面大的發(fā)展需求，在各行各業(yè)的使用量正在迅速增加。目前二次鋰離子電池除廣泛用于日常熟知的手機(jī)、筆記本電腦以及MP3等數(shù)碼電子產(chǎn)品外，近年在電動車、電動自行車等一些大功率電池方面也已經(jīng)開始使用。從2001年起，全球鋰離子電池產(chǎn)量以每年40%的速度在迅速遞增。隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，其性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)性能等特性。性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。但是，以往的制備工藝會導(dǎo)致鋰離子電池隔膜成孔不均勻且膜厚不均勻，從而影響鋰離子電池的質(zhì)量。中國專利號為200810042043. 0的實(shí)用新型專利公布了一種鋰離子電池隔膜的方法。該鋰離子電池隔膜的方法步驟如下一、將分子量為700萬 100萬的超高分子聚乙烯、聚降冰片烯交聯(lián)劑、抗氧劑和礦物油按一定比例配比加入攪拌機(jī)內(nèi)以40 300rpm的速度將原材料充分進(jìn)行攪拌，其中，礦物油與抗氧劑的質(zhì)量比為150(Γ1600 1，礦物油與超高分子聚乙烯的質(zhì)量比為壙8 1， 交聯(lián)劑與礦物油的質(zhì)量比為1 3(Γ35;二、將由步驟一攪拌后的混合物投入雙螺桿擠出機(jī)以100 250°C加熱連續(xù)擠出， 形成基片；三、用2 20米/分鐘的速度使從雙螺桿擠出機(jī)擠出的基片通過溫度范圍為5 40°C的冷卻成型機(jī)進(jìn)行冷卻成型；四、通過雙向拉伸設(shè)備以2 20米/分鐘的速度對基片進(jìn)行橫、縱雙向同時(shí)拉伸， 使基片拉伸成隔膜，拉伸成型的隔膜厚度達(dá)到30 100 μ m,隔膜針刺強(qiáng)度為300 600gf ；五、使用989Γ99. 5%的高濃度烷烴類萃取劑，將寬度為1500 2500毫米的隔膜通過萃取槽萃取出隔膜中的礦物油；六、在100 160°C的溫度下對隔膜進(jìn)行1 3分鐘的熱處理；七、卷曲鋰電池隔膜進(jìn)行分切包裝。上述方法解決了傳統(tǒng)技術(shù)中隔膜厚度不夠均勻且成本較高的問題，但是還存在著下述缺陷第一、上述方法中步驟一中使用的聚降冰片烯交聯(lián)劑，增加了制作成本。第二、上述方法萃取隔膜中的礦物油后，隔膜上殘存的萃取劑不能保證充分的揮發(fā)，導(dǎo)致隔膜質(zhì)量下降；同時(shí)隔膜存在形狀容易出現(xiàn)偏差大的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)制得的鋰離子電池隔膜次品發(fā)生率及成本較高的缺陷。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種動力鋰離子電池隔膜制備方法，包括以下步驟本實(shí)用新型還提出一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)，包括用以將一定比例的超高分子聚乙烯、抗氧劑和礦物油充分進(jìn)行攪拌的攪拌裝置，其中，礦物油與抗氧劑的質(zhì)量比為50(Γ1800 1，礦物油與超高分子聚乙烯的質(zhì)量比為;Γ9 1 ；用以將經(jīng)攪拌裝置攪拌后的混合物以80 300°C加熱連續(xù)擠出，形成基片的擠出裝置，其與攪拌裝置相連；用以使擠出裝置擠出的基片以5 50米/分鐘的速度通過，并以5 80°C的溫度范圍對基片進(jìn)行冷卻成型的冷卻成型裝置，其與擠出裝置相連；用以以5 50米/分鐘的速度對經(jīng)冷卻成型裝置冷卻成型的基片進(jìn)行橫、縱雙向同時(shí)拉伸，使基片拉伸成厚度為10 150 μ m的隔膜的雙向拉伸裝置，其與冷卻成型裝置相連；用以對雙向拉伸裝置拉伸成型的隔膜進(jìn)行一次萃取，并萃取出隔膜中礦物油的萃取裝置，其與雙向拉伸裝置相連；用以以纊50米/分鐘的速度將萃取裝置萃取過的隔膜定型、拉伸、糾偏、萃取液揮發(fā)的第二雙向拉伸裝置，其與萃取裝置相連；用以將第二雙向拉伸裝置定型糾偏過的隔膜在60 150°C的溫度下對進(jìn)行1 10分鐘熱處理的熱處理裝置，其與第二雙向拉伸裝置相連。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型在原材料實(shí)用方面去除了交聯(lián)劑的使用，提高了技術(shù)水平，節(jié)省了成本。2、本實(shí)用新型的動力鋰離子電池隔膜制備流程加入了隔膜橫向拉伸的工藝，對隔膜進(jìn)行了拉伸、糾偏和定型的工作，同時(shí)使殘余的萃取劑得到充分的揮發(fā)，且降低了次品率的出現(xiàn)。3、新的實(shí)用新型在超高分子的選用上選擇范圍更廣。4、可選用濃度低的萃取劑進(jìn)行萃取，達(dá)到同樣的效果。5、以纊50米/分鐘的速度進(jìn)行拉伸，可以提高工作效率，降低成本。6、使用橫向拉伸設(shè)備后，熱處理的溫度也將會降低，熱處理溫度由原來的100 160°C降低到60 150°C，節(jié)省能耗，降低成本。7、使用橫向拉伸設(shè)備后，通過再次拉伸隔膜可以生產(chǎn)出幅寬更寬的隔膜。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為第二雙向拉伸裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，本實(shí)施例中一種動力鋰離子電池隔膜制備方法的步驟如下一、將超高分子聚乙烯、抗氧劑和礦物油按一定比例配比加入攪拌機(jī)內(nèi)將原材料充分進(jìn)行攪拌，其中，礦物油與抗氧劑的質(zhì)量比為50(Γ1800 1，礦物油與超高分子聚乙烯的質(zhì)量比為;Γ9 1。本實(shí)施例中超高分子聚乙烯的分子的分子量為100萬以上。二、將由步驟一攪拌后的混合物投入雙螺桿擠出機(jī)以80 300°C加熱連續(xù)擠出， 形成基片。這里雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為1(Γ200毫米，其擠出量大于200公斤每小時(shí)。三、從雙螺桿擠出機(jī)擠出的基片經(jīng)過一組冷卻輥組進(jìn)行冷卻成型；四、通過雙向拉伸設(shè)備以5 50米/分鐘的速度對基片進(jìn)行橫、縱雙向同時(shí)拉伸， 使基片拉伸成隔膜，拉伸成型的隔膜厚度達(dá)到10 150 μ m。五、將寬度為1000 3000毫米的隔膜通過萃取槽萃取出隔膜中的礦物油，并一次成孔。六、將萃取后的隔膜通過橫向拉伸設(shè)備，以纊50米/分鐘的速度對隔膜進(jìn)行定型、 拉伸、糾偏，并確保隔膜上的殘余萃取液的揮發(fā)。七、在60 150°C的溫度下對隔膜進(jìn)行1 10分鐘的熱處理。此外，在隔膜完成步驟七的熱處理之后，還需對成品隔膜進(jìn)行卷曲、分切和包裝的工作。本實(shí)用新型還提出一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)，如圖1所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。此動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)包括攪拌裝置103、擠出裝置105、冷卻成型裝置107、雙向拉伸裝置109、萃取裝置111、第二雙向拉伸裝置113、熱處理裝置115。且攪拌裝置103、擠出裝置105、冷卻成型裝置107、雙向拉伸裝置109、萃取裝置111、第二雙向拉伸裝置113、熱處理裝置115依次連接。在本實(shí)用新型的動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)工作時(shí)，首先將一定比例的超高分子聚乙烯、抗氧劑和礦物油加入攪拌裝置103中充分進(jìn)行攪拌。其中，礦物油與抗氧劑的質(zhì)量比為50(Γ1800 1，礦物油與超高分子聚乙烯的質(zhì)量比為;Γ9 1。超高分子聚乙烯的分子量在100萬以上。礦物油的可利用粘度等級為30 60之間。在超高分子聚乙烯、抗氧劑和礦物油經(jīng)過攪拌裝置103的充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑵浠旌衔锛尤霐D出裝置105，并以80 300°C加熱連續(xù)擠出，形成基片，此基片的厚度為0. 1 15mm。其中擠出裝置105可以是雙螺桿擠出機(jī)，其螺桿直徑為1(Γ 50毫米，擠出量大于200 公斤每小時(shí)，機(jī)頭的溫度一般可以為80 300°C。擠出裝置105擠出基片后，將擠出的基片以5 50米/分鐘的速度通過冷卻成型裝置107，并以5 80°C的溫度范圍對基片進(jìn)行冷卻成型。冷卻成型裝置107可以由六組冷卻輥組成，每組冷卻輥的溫度不同，冷卻成型可以使基片中超高分子聚乙烯不結(jié)晶，達(dá)到膜厚度均一的目的。基片經(jīng)過冷卻成型裝置107冷卻成型后，再通過雙向拉伸裝置109以5 50米/ 分鐘的速度進(jìn)行橫、縱雙向同時(shí)拉伸，使基片拉伸成厚度為10 150μπι的隔膜。雙向拉伸裝置109為橫縱向同時(shí)拉伸，可以通過調(diào)節(jié)拉伸比例來調(diào)節(jié)拉伸強(qiáng)度，這樣可以保證膜厚度均勻，橫縱向拉伸比例可以根據(jù)膜厚程度進(jìn)行調(diào)整。隔膜經(jīng)過雙向拉伸裝置109拉伸成型后，再經(jīng)過萃取裝置111進(jìn)行一次萃取，并萃取出隔膜中的礦物油。萃取裝置111可以是萃取槽。萃取裝置111中的萃取劑可以是正葵烷、正庚烷、二氯甲烷等，其中烷烴類的萃取劑可以使隔膜中的礦物油完全析出。[0045]隔膜經(jīng)過萃取裝置111萃取后，進(jìn)入第二雙向拉伸裝置113。第二雙向拉伸裝置 113包括用以夾緊萃取后的隔膜的夾緊裝置1131、使夾緊裝置向前移動的軌道1132及對夾緊裝置和軌道進(jìn)行支撐的支撐件1133。當(dāng)隔膜進(jìn)入第二雙向拉伸裝置113后，左夾緊單元1131和右夾緊單元將隔膜的兩側(cè)夾緊。夾緊后，隔膜隨著夾緊裝置1131在導(dǎo)軌1132 作用下以5 50米/分鐘的速度向前運(yùn)動。由于軌道1132與隔膜運(yùn)動方向成一個(gè)小于5° 的斜角向外偏離，隨著隔膜的向前運(yùn)動，左夾緊單元1131和右夾緊單元之間的距離逐漸增大，隔膜逐漸被橫向拉伸展開，此過程完成了隔膜的糾偏和定型。同時(shí)，導(dǎo)軌的長度設(shè)定為 2(Γ30米，在整個(gè)運(yùn)動的過程中殘余在隔膜上的萃取劑能夠得到更充分的揮發(fā)，通過橫向拉伸隔膜的厚薄均一性得到更好的控制。第二雙向拉伸裝置也可以采用現(xiàn)有的雙向拉伸裝置 109結(jié)構(gòu)，同樣也能實(shí)現(xiàn)上述效果。最后通過熱處理裝置115將其在60 150°C的溫度下對進(jìn)行1 10分鐘熱處理。只要對處理后的隔膜進(jìn)行卷曲、分切和包裝等工序后就可以得到動力鋰離子電池隔膜的成品。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型在原材料實(shí)用方面去除了交聯(lián)劑的使用，提高了技術(shù)水平，節(jié)省了成本。2、本實(shí)用新型的動力鋰離子電池隔膜制備流程加入了隔膜橫向拉伸的工藝，對隔膜進(jìn)行了拉伸、糾偏和定型的工作，同時(shí)使殘余的萃取劑得到充分的揮發(fā)，且降低了次品率的出現(xiàn)。3、新的實(shí)用新型在超高分子的選用上選擇范圍更廣。4、可選用濃度低的萃取劑進(jìn)行萃取，達(dá)到同樣的效果。5、以纊50米/分鐘的速度進(jìn)行拉伸，可以提高工作效率，降低成本。6、使用橫向拉伸設(shè)備后，熱處理的溫度也將會降低，熱處理溫度由原來的100 160°C降低到60 150°C，節(jié)省能耗，降低成本。7、使用橫向拉伸設(shè)備后，通過再次拉伸隔膜可以生產(chǎn)出幅寬更寬的隔膜。以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)，其特征在于，包括攪拌裝置、擠出裝置、冷卻成型裝置、雙向拉伸裝置、萃取裝置、第二雙向拉伸裝置、熱處理裝置，所述攪拌裝置、擠出裝置、冷卻成型裝置、雙向拉伸裝置、萃取裝置、第二雙向拉伸裝置、熱處理裝置依次連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)，其特征在于，所述第二雙向拉伸設(shè)備包括用以夾緊萃取后的隔膜的夾緊裝置、使夾緊裝置向前移動的軌道及對夾緊裝置和軌道進(jìn)行支撐的支撐件，夾緊裝置包括位于隔膜兩側(cè)的左夾緊單元和右夾緊單元， 軌道長度為2(Γ30米，且軌道與隔膜運(yùn)動方向成一個(gè)小于5°的斜角向外偏離。
3.如權(quán)利要求2所述的動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)，其特征在于，第二雙向拉伸裝置和雙向拉伸裝置采用同一裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種動力鋰離子電池隔膜制備方法及系統(tǒng)，動力鋰離子電池隔膜制備系統(tǒng)包括攪拌裝置、擠出裝置、冷卻成型裝置、雙向拉伸裝置、萃取裝置、第二雙向拉伸裝置、熱處理裝置。且攪拌裝置、擠出裝置、冷卻成型裝置、雙向拉伸裝置、萃取裝置、第二雙向拉伸裝置、熱處理裝置依次連接。采用本實(shí)用新型的制備方式，可以制作出6微米的超薄電池隔膜，且其具有穩(wěn)定性好、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01M2/14GK201946660SQ20112006356
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者屠兆輝 申請人:上海乾呈玩具科技有限公司