[发明专利]一种聚烯烃动力电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃动力电池隔膜及其制备方法，特别是涉及一种具有高透气性和在各方向上机械强度均匀的聚烯烃动力电池隔膜及其制备方法。

背景技术

随着人们对环境保护问题的重视，新能源动力车，作为减少尾气排放的方法，受到国内外的广泛关注。作为新能源的代表，锂离子电池的应用领域越来越广泛。目前，锂离子电动汽车已经被高度的关注，其中锂离子电池的性能，尤其是安全性能，被越来越多的研究。被喻为电池“第三极”的电池隔膜，对电池的安全性，起着重要的作用。电池隔膜除了起着阻隔正负极，不让电池短路外，其透气度和电解液保持率等性能的好坏，直接影响锂离子电池的充放电性能、电荷的储存及电池的使用寿命。对于锂离子动力电池隔膜而言，除了具备以上良好的性能外，其抗穿刺性，拉伸强度，耐高温性能等关系电池安全的性能，尤为重要。

目前有许多改良锂离子电池隔膜耐高温性和强度的方法，日本专利第3352801号公开了将熔点为158℃或以上的聚烯烃系多孔膜层与熔点为110～150℃的聚烯烃多孔层层压成的隔膜，但是由于该隔膜为多层隔膜，其膜的透气度较低，且隔膜的强度不充分，不能达到动力电池隔膜的要求。日本专利特开平2-21559号在超高分子量聚乙烯中加入低分子聚乙烯、支链低密度聚乙烯或者直链低密度聚乙烯的方法，在一定程度上降低了熔化温度，由于超高分子量聚乙烯与这两密度聚乙烯的相容性差，容易从两种聚乙烯的界面发生破膜，在耐破膜性方面的效果差，另外膜的结晶化程度降低、难以形成多孔化、影响透气性。

发明内容

本发明目的是提供一种具有良好的高温保存性、透气度和机械强度，适合锂离子电池使用的聚烯烃动力电池隔膜及其制备方法。

本发明采用如下的技术方案：聚烯烃动力电池隔膜包括聚烯烃树脂、聚芳酯和抗氧化剂，其中各组分的重量百分含量为：

聚烯烃树脂：15～40％，

聚芳酯(PAR)：5～10％，

抗氧化剂：0.1～2％，

余量为溶剂；

其中对苯二甲酸双酚A型聚芳酯的结构式为：

间苯二甲酸双酚A型聚芳酯的结构式为：

所述聚芳酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯酯、对苯二甲酸双酚A型聚芳酯和间二苯甲酸双酚A型聚芳酯中的一种以上化合物。

本发明所用高密度聚烯烃树脂可以是一种或是几种聚烯烃的混合物，这种混合物是粘均分子量在1×10⁴～1×10⁷的高分子聚烯烃树脂，也可以是在这个分子量范围内的几种树脂按照一定比例进行混合。这样的高分子量树脂可以是乙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合的结晶性均聚物或者这些树脂的混合物；其中优选粘均分子量在1×10⁴～1×10⁶的树脂，这样既利于聚烯烃隔膜的加工成型，同时又不会降低隔膜的机械强度。

本发明所述的聚烯烃动力电池隔膜的制备方法包括以下步骤：1)将聚烯烃树脂、聚芳酯(PAR)、抗氧化剂和溶剂，在150℃～280℃温度下熔融成均匀的熔液；2)将所述熔液在150～280℃温度下由模头挤出，并在冷却辊上冷却铸成厚片，冷却温度为5～30℃；3)将厚片进行先纵向再横向双向拉伸制成薄膜，拉伸温度为所述厚片的熔点温度Tm加10℃以下，拉伸总倍率为10～80倍；4)用萃取液将所述薄膜中溶剂萃取出，在80～150℃下热定型得到所述聚烯烃动力电池隔膜。

上述步骤3中将厚片进行先纵向拉伸，再横向拉伸的连续拉伸过程制成薄膜，为了得到本发明的高强度的聚烯烃动力电池隔膜，拉伸温度为树脂熔点温度Tm加10℃以下，拉伸总倍率为10～80倍。所述厚片的熔点温度Tm由DSC差示扫描量热仪测定；拉伸温度的加热方式可以为辊加热，红外辐射或者鼓风热空气加热。

上述步骤4中使用的萃取液具有低于聚烯烃动力电池隔膜熔点的沸点，这样的萃取溶剂可选用下列中的一种：烃类，如正己烷、庚烷等；卤代烃，如二氯甲烷等；醇类，如甲醇、乙醇等易挥发的溶剂。

所述隔膜的厚度在16～45μm，隔膜的刺穿强度大于500gf，隔膜的孔隙率为30～50％。

所述隔膜的空气透过度为：200～600s/100ml。

本发明在制备聚烯烃动力电池隔膜的过程中采用熔点较高的聚烯烃树脂、聚芳酯PAR等聚合物，并在合适温度下进行分步的纵向和横向的双向拉伸，可以得到具有很好的热收缩率和抗拉强度，有效的提高了聚烯烃动力电池隔膜的耐高温性能和透气性能。

具体实施方式