[发明专利]锂离子电池用PE膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用PE膜与PTFE膜的复合隔膜，特别是涉及一种锂离子电池用PE膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法。

背景技术

锂离子电池常用的隔膜为PE膜，但是由于PE膜本身的化学物理性质的因素，以其作为锂离子电池用隔膜，其安全性无法保证，尤其是在大功率锂离子电池领域，由PE膜作为锂离子电池的隔膜，其闭孔温度较低，当温度稍有上升，就会扰乱离子流，这种现象会影响电池的正常工作，如果闭孔温度太高，就会造成锂离子电池起火爆炸等严重事故。因此锂离子电池隔膜还应该具有耐温性能，即隔膜在闭孔之后应该能一直维持闭孔状态而不变形直到某个更高的温度。同时锂离子电池隔膜还有一个膜破温度，如果隔膜破裂，正负电极就会直接接触而爆炸，这也是非常危险的，所以锂离子电池隔膜应该有足够的耐热性能，使隔膜在其熔融温度以上尽量保持其形状，以维持闭孔状况到一个尽可能高的温度。

通常为达到提高锂离子电池用隔膜的耐温性的目的，且将PE膜与耐高温的PTFE膜复合，以形成锂离子电池用复合隔膜。但是由于PTFE本身的分子结构的特点所决定，该锂离子电池用复合隔膜的浸润性将会受到很大影响，由PE膜与耐高温的PTFE膜复合后制备的锂离子电池用隔膜电池组其电池容量和电池效率将会受到很大影响。

为此需通过对PE膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜进行改性。然而，常规的化学改性方法易于破坏产品本身的物理性质和化学性质，而且容易因为使用各种化学物质而引起的环境污染问题。具体的改性方法包括等离子体处理、表面活性剂处理、亲水性聚合物涂敷及接枝改性等。等离子处理可在表面产生极性基团，有效改善微孔膜的浸润性，但是，高能等离子体处理易造成聚合物孔结构破坏，昂贵的设备也限制了其大规模应用。表面活性剂处理利用其两亲性，将疏水端吸附于非极性表面，将亲水端与极性介质接触，可提高疏水微孔膜的浸润性，但是，表面活性剂吸附量少，效果不明显，而且疏水相互作用为弱相互作用，不稳定。亲水性聚合物涂覆存在结合力不强，易造成微孔堵塞的缺陷。接枝改性则需隔绝氧气，并在高温或高能引发下进行，设备要求高，也易造成堵孔。

发明内容

本发明的目的是要提供一种锂离子电池用PE膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法，以提高PE膜与PTFE膜的复合隔膜对电解液的浸润性。

为了达到上述的目的本发明的解决方案是: 本发明的锂离子电池用PE膜与PTFE膜的复合隔膜改性的方法的操作步骤如下：

1）将PE膜浸润在改性溶液中，浸润温度为35-85℃，浸润时间为10-60min，使PE膜获得充分的浸润效果，并浸润后的PE膜中的改性溶液的含量为总吸附量的10－55%，改性溶液为石蜡油、石油醚、汽油、航空煤油中的任意一种或其混合溶液，其混合溶液中，按重量份数计，石蜡油15-20份，石油醚25-32份，汽油25-40份，航空煤油35-50份；

2）将上述步骤1）浸润后的PE膜取出，并与PTFE膜通过多辊复合装置复合，复合环境温度为65-125℃，复合压力为0.05－20MPa，复合辊的转速为0.1-10m/min；

3）将上述步骤2）PE膜与PTFE膜的复合膜取出，在密闭洁净的恒温干燥箱中干燥，起始干燥温度为35－65℃，以0.5℃/min升温速度，升至65－125℃，恒温干燥，恒温干燥时间为10-3000min；

4）将上述步骤3）干燥后的PE膜与PTFE膜的复合膜放置于多辊拉伸装置上进行拉伸，拉伸温度为35-95℃，拉伸比1∶1.2-1∶5；

5）将上述步骤4）拉伸后的PE膜与PTFE膜的复合膜放置于萃取装置中萃取，萃取环境温度为25-45℃，萃取时间为5-90min，萃取剂为乙醇、丙酮、聚三氯乙烯、氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺中的任意一种或其混合溶液，其混合溶液按重量份数计乙醇5-15份，丙酮18-32份，聚三氯乙烯21-40份，氮氮二甲基甲酰胺25-49份，氮氮二甲基乙酰胺30－50份；

6）将上述步骤5）萃取完成之后的PE膜与PTFE膜的复合膜放置于恒温鼓风干燥装置中进行鼓风干燥，鼓风干燥温度45-100℃，鼓风风速为100-1500rpm，鼓风干燥处理时间为25-125min，最后裁剪成成品，即制得改性的PE膜与PTFE膜复合的锂离子电池用隔膜。