[发明专利]一种聚乙烯混合溶液的制备方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯混合溶液的制备方法及其系统，特别是涉及一种用于锂电池聚乙烯隔膜的两种分子量差别较大的聚乙烯的混合溶液的制备方法及其系统。

背景技术

锂离子电池由正极材料1、负极材料2、有机电解质3(易燃)和隔膜4组成(见图1)。隔膜的作用是隔离正极和负极材料，防止它们接触(短路)，同时又要能成为有机电解质的通道，使有机电解质能够穿过隔膜，搬运电子，所以隔膜上是有许多贯穿孔洞的。对隔膜的要求：

1、微孔的尺寸小于100纳米。由于正极电极材料在使用过程中会形成结晶，当隔膜上孔洞的尺寸大于100纳米时，这些结晶很容易可能导致正负极发生短路，结果为电池发热损坏，也可能爆炸。

2、有一定的强度。由于正极和负极材料表面不平整，可能刺穿隔膜，所以要求隔膜具有一定的刺破强度。

3、能够自关断。当锂离子电池非正常工作温度升高时，隔膜的微孔要能关闭，使正极和负极材料彻底隔离。

目前，市场销售的锂离子电池的隔膜有两种：

1、聚丙烯隔膜——有时称为干法膜，通过熔融加工的方式得到聚丙烯膜，再进行单向拉伸，使膜中的结晶发生变化，同时结晶发生破裂，形成微孔。

2、聚乙烯隔膜——有时称为湿法膜，将聚乙烯溶解在热的溶剂，在从模口中挤出形成聚乙烯和溶剂混合的膜。当膜冷却时，聚合物和溶剂会发生相分离，形成聚乙烯为固体网络，网孔中充满溶剂的网状结构。然后再经过拉伸(单向或双向)，萃取出溶剂，就得到了具有微孔结构的聚乙烯隔膜。

最早的聚乙烯隔膜采用的是高分子量直链聚乙烯(50万-100万)制备的。以后，为了提高聚乙烯隔膜的刺破强度，添加了部分超高分子量直链聚乙烯(150万以上，被称为超高分子量直链聚乙烯)。中国专利CN1134491C公开了聚烯烃微多孔膜及其制造方法，高拉伸度、高空孔率、低收缩率，作为电池隔板使用的、电池特性、电池安全性、电池生产率高的聚烯烃微多孔膜，是由重均分子量是50万以上的超高分子量聚烯烃(A)或含有重均分子量是50万以上的超高分子量聚烯烃的组合物(B)构成的聚烯烃微多孔膜，其特征为空孔率是45～95％、拉伸强度300％以上，始沸点值超过980KPa，TD方向的热收缩率3％以下。其中，含有重均分子量是50万以上的超高分子量聚烯烃的组合物是重均分子量100万以上的超高分子量聚乙烯2～98重量％及重均分子量1万以上50万以下的高密度聚乙烯2～98重量％构成的。但是该专利未对重均分子量100万以上的超高分子量聚乙烯和重均分子量1万以上50万以下的高密度聚乙烯如何形成重均分子量是50万以上的超高分子量聚烯烃的组合物进行描述。

当只采用一种分子量的聚乙烯时，以双螺杆挤出机作为溶解装置，采用直接投料的方式，聚乙烯可以较为容易地溶解在溶剂(矿物油)中。但当采用二种分子量差别较大的聚乙烯时，直接投料会导致分子量较高部分的聚乙烯无法很好溶解，当然无法得到可以使用的聚乙烯隔膜。即使采取在一定温度、时间条件下预溶胀，溶解效果也是很不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙烯混合溶液的制备方法及其系统，也就是提供一种用于锂电池聚乙烯隔膜的两种分子量差别较大的聚乙烯的混合溶液的制备方法及其系统。本发明解决了两种分子量差别较大的聚乙烯难以制成混合溶液的问题，弥补了现有技术当两种分子量差别较大的聚乙烯直接投料、分子量较高部分的聚乙烯无法很好溶解的不足。

本发明的一种聚乙烯混合溶液的制备方法，将重均分子量50～100万的高分子量直链聚乙烯和溶剂经熔融挤出形成浓度为10～60％的高分子量直链聚乙烯溶液，将重均分子量大于150万的超高分子量直链聚乙烯和溶剂经熔融挤出形成浓度为5～15％的超高分子量直链聚乙烯溶液，高分子量直链聚乙烯溶液和超高分子量直链聚乙烯溶液按重量比例1～20∶2再经熔融混合挤出形成聚乙烯混合溶液。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种聚乙烯混合溶液的制备方法，其中，所述的溶剂一般都用矿物油，是十一烷、十二烷、十三烷、萘烷或液体石蜡中的一种。