一種高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，特別是涉及一種具有較高拉伸 強度的隔膜的制備方法，屬于電池制造技術領域。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。 當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。 而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌 入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌 在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
[0003] 在鋰離子電池中，隔膜的作用主要有兩個方面：一方面起到分隔正、負極，防止短 路的作用：另一方面，隔膜能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響 著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，電池內(nèi)阻越 小，高倍率放電性能越好，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。
[0004] 鋰離子電池對隔膜的要求。1.具有電子絕緣性，保證正負極的機械隔離；2.有一 定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導率，對鋰離子有很好的透過性；3.耐電 解液腐蝕，電化學穩(wěn)定性好；4.對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力；4.具有 足夠的力學性能，包括穿刺強度、拉伸強度等；5.空間穩(wěn)定性和平整性好；6.熱穩(wěn)定性和自 動關斷保護性能好。
[0005] 鋰離子電池對隔膜采用的基體材料是聚烯烴材料，其具有優(yōu)異的力學性能、化學 穩(wěn)定性和相對廉價的特點。隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚丙乙烯材料和添加劑。隔膜 所采用基體材料對隔膜力學性能以及與電解液的浸潤度有直接的聯(lián)系。盡管近年來有研究 用聚偏氟乙烯、纖維素復合膜等材料制備鋰離子電池隔膜，但至今商品化的電池隔膜材料 仍主要采用聚丙乙烯、聚丙烯微孔膜。
[0006] 在鋰離子電池隔膜的制造中，不僅要保持聚烯烴材料具有足夠的機械強度，同時 還要保證其的電學性能，具有較大的加工難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是：提供一種具有較高機械強度的鋰離子電池用隔膜，技術方案 是：
[0008] -種高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括如下步驟：
[0009] 第1步、按重量份計，取聚丙乙烯60~80份、三氧化鈦5~10份、聚丙烯酰胺4~ 8份、聚丁二烯二醇1~3份、二羥甲基丙酸4~6份、過氧化二苯甲酰2~4份、聚環(huán)內(nèi)酯 1~3份、增塑劑2~4份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機的側喂料斗，進行熔融、混煉、擠出、 冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；
[0010] 第2步、按重量份計，取氧化鋯15~20份、纖維素2~7份、白炭黑15~20份、 分散劑2~4份、溶劑40~60份，混合均勾，得到混懸液；
[0011] 第3步、將基材薄膜加熱至90~IKTC，保持15~30min，然后在該溫度下，將混 懸液涂于基材薄膜上，涂層厚度是2~4 μ m ;升溫至120~140°C，保持30~60min，放冷， 即可。
[0012] 優(yōu)選地，第1步中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度控制在190~210°C之間，螺桿的轉速 控制在140~160轉/分鐘。
[0013] 優(yōu)選地，所述的增塑劑是聚丙乙烯醇或者礦物油。
[0014] 優(yōu)選地，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素或者羥乙基纖維素中的一種。
[0015] 優(yōu)選地，所述的溶劑是N，N-二甲基丙烯酰胺。
[0016] 有益效果
[0017] 本發(fā)明通過基材與涂層兩部分的良好結合來實現(xiàn)隔膜的優(yōu)異性能，首先，制備得 到的基材薄膜具有良好的機械與絕緣性能，再通過加熱互熔的方式，使涂層與基材之間協(xié) 同作用，進一步地提高了隔膜的機械性能，同時保持了良好的絕緣性能。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1
[0019] 第1步、按重量份計，取聚丙乙烯60份、三氧化鈦5份、聚丙烯酰胺4份、聚丁二烯 二醇1份、二羥甲基丙酸4份、過氧化二苯甲酰2份、聚環(huán)內(nèi)酯1份、增塑劑2份，混合均勻， 放入雙螺桿擠出機的側喂料斗，進行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄 膜；
[0020] 第2步、按重量份計，取氧化鋯15份、纖維素2份、白炭黑15份、分散劑2份、溶劑 40份，混合均勻，得到混懸液；
[0021] 第3步、將基材薄膜加熱至90°C，保持15min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材 薄膜上，涂層厚度是2 μ m ;升溫至120°C，保持30min，放冷，即可。
[0022] 第1步中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度190°C之間，螺桿的轉速控制在140轉/分鐘。 所述的增塑劑是聚丙乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N，N-二甲 基丙烯酰胺。
[0023] 實施例2
[0024] 第1步、按重量份計，取聚丙乙烯80份、三氧化鈦10份、聚丙烯酰胺8份、聚丁二 烯二醇3份、二羥甲基丙酸6份、過氧化二苯甲酰4份、聚環(huán)內(nèi)酯3份、增塑劑4份，混合均 勻，放入雙螺桿擠出機的側喂料斗，進行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材 薄膜；
[0025] 第2步、按重量份計，取氧化鋯20份、纖維素7份、白炭黑20份、分散劑4份、溶劑 60份，混合均勻，得到混懸液；
[0026] 第3步、將基材薄膜加熱至IKTC，保持30min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基 材薄膜上，涂層厚度是4 μ m ;升溫至140°C，保持60min，放冷，即可。
[0027] 第1步中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度210°C之間，螺桿的轉速160轉/分鐘。所述 的增塑劑是聚丙乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N，N-二甲基丙 烯酰胺。
[0028] 實施例3
[0029] 第1步、按重量份計，取聚丙乙烯70份、三氧化鈦7份、聚丙烯酰胺6份、聚丁二烯 二醇2份、二羥甲基丙酸5份、過氧化二苯甲酰3份、聚環(huán)內(nèi)酯2份、增塑劑3份，混合均勻， 放入雙螺桿擠出機的側喂料斗，進行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄 膜；
[0030] 第2步、按重量份計，取氧化鋯17份、纖維素5份、白炭黑17份、分散劑3份、溶劑 50份，混合均勻，得到混懸液；
[0031] 第3步、將基材薄膜加熱至100°C，保持20min，然后在該溫度下，將混懸液涂于基 材薄膜上，涂層厚度是3 μ m ;升溫至130°C，保持40min，放冷，即可。
[0032] 第1步中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度控制在200°C之間，螺桿的轉速控制在150轉 /分鐘。所述的增塑劑是聚丙乙烯醇，所述的纖維素是羥丙基甲基纖維素，所述的溶劑是N， N-二甲基丙烯酰胺。
[0033] 性能試驗
[0034] 對實施例1~實施例3所得的鋰離子電池用隔膜進行性能表征，并以專利 CN1819306中的鋰離子電池作對照。結果如下表所示。
【主權項】
1. 一種高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步、按重量份計，取聚丙乙烯60~80份、三氧化鈦5~10份、聚丙烯酰胺4~8 份、聚丁二烯二醇1~3份、二羥甲基丙酸4~6份、過氧化二苯甲酰2~4份、聚環(huán)內(nèi)酯 1~3份、增塑劑2~4份，混合均勻，放入雙螺桿擠出機的側喂料斗，進行熔融、混煉、擠出、 冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜； 第2步、按重量份計，取氧化鋯15~20份、纖維素2~7份、白炭黑15~20份、分散 劑2~4份、溶劑40~60份，混合均勻，得到混懸液； 第3步、將基材薄膜加熱至90~IKTC，保持15~30min，然后在該溫度下，將混懸液 涂于基材薄膜上，涂層厚度是2~4ym;升溫至120~140°C，保持30~60min，放冷，S卩可。2. 根據(jù)權利要求1所述的高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于：所述 的第1步中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度控制在190~210°C之間，螺桿的轉速控制在140~ 160轉/分鐘。3. 根據(jù)權利要求1所述的高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于：所述 的增塑劑是聚丙乙烯醇或者礦物油。4. 根據(jù)權利要求1所述的高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于：所述 的纖維素是羥丙基甲基纖維素或者羥乙基纖維素中的一種。5. 根據(jù)權利要求1所述的高強度的鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于：所述 的溶劑是N，N-二甲基丙烯酰胺。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的制備方法，屬于電池制造技術領域。包括如下步驟：第1步、取聚丙乙烯、三氧化鈦、聚丙烯酰胺、聚丁二烯二醇、二羥甲基丙酸、過氧化二苯甲酰、聚環(huán)內(nèi)酯、增塑劑，混合均勻，進行熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒、制膜，得到基材薄膜；取氧化鋯、纖維素、白炭黑、分散劑、溶劑，混合均勻，得到混懸液；第3步、將基材薄膜加熱，然后在該溫度下，將混懸液涂于基材薄膜上，升溫，放冷，即可。本發(fā)明通過基材與涂層兩部分的良好結合來實現(xiàn)隔膜的優(yōu)異性能，首先，制備得到的基材薄膜具有良好的機械與絕緣性能，再通過加熱互熔的方式，使涂層與基材之間協(xié)同作用，進一步地提高了隔膜的機械性能。
【IPC分類】H01M2/14, H01M10/0525
【公開號】CN105226220
【申請?zhí)枴緾N201510727784
【發(fā)明人】陳科
【申請人】陳科
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月28日