[发明专利]一种小孔径锂电池隔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池隔膜的制备领域，特别涉及一种小孔径锂电池隔膜的制备方法。

技术背景

锂电池具有开路电压高、高能量比和容量大的特点，一直以来都是新能源汽车厂商青睐的动力电池，电动汽车行业的兴起无疑给国内的锂电池行业带来数十倍的需求增长。

由于电动汽车需要的是大功率电能，在实际使用过程中，往往使用上千个电芯串联成电池组，并且要求这些电池能实现大电流放电以保证能量的供应。因此如何在保证安全性能的前提下更多的提高锂电池的能量密度、循环寿命一直是各大锂电池制造商的研究方向。

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。若隔膜孔小而密，在电池使用过程当中，电流的分布就能更加均匀，极化变小，更有利于大电流放电，另外孔径小对电解液的保持能力强，有利于电芯的循环。但目前国内各大锂电隔膜制造商生产的微孔隔膜孔径普遍≥30nm，且孔径分布宽，均匀性远远达不到国外厂家的水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小孔径锂电池隔膜的制备方法。

本发明的上述技术目的可以通过以下技术方案实现：

a、铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100～1500m；

b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构；

c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、冷却后即可得到微孔隔膜。

其中，所述步骤a收成卷状长度优选为300～1000m，因为收成卷状过短影响生产效率，收成卷状过长则不利于后面步骤b中的退火处理时的散热，影响聚丙烯片晶结构的完善。

所述聚丙烯采用等规度≥90％的等规聚丙烯，平均分子量为1×10⁶～1×10⁷，熔融指数为1.0～10.0g/10min；作为优选，采用等规度≥95％的等规聚丙烯，平均分子量为1×10⁶～5×10⁶，熔融指数为1.0～5.0g/10min。

所述a步骤中，挤出机工作温度在100～300℃，模头设定温度在180～250℃，冷却辊温度设定在30～120℃。

所述b步骤中，烘箱温度设定在130～150℃，时间设定为5～12h。

所述c步骤中，冷态拉伸的温度设定在30～100℃，冷态拉伸倍率为1.1～1.4倍；热态拉伸的温度设定在120～160℃，热态拉伸倍率为1.3～2.3倍；高温定型温度设定在150～160℃，高温定型时间设定在1～5min。

此步骤中制备小孔径微孔隔膜的关键在于控制冷态拉伸的温度和拉伸倍率，尤其冷态拉伸的温度设定在30～100℃，优选为35～80℃，该温度范围所制备小孔径锂电池隔膜孔径分布更加均匀，分布一般都在20nm～30nm之间。

本发明制备的小孔径锂电池隔膜，厚度为12μm～60μm，孔径分布在20nm～30nm之间。

本发明具有以下优点：

(1)本发明生产设备/工艺技术成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环节，能够高效连续地大规模生产。

(2)能够稳定的控制孔径尺寸，所制备的小孔径锂电池隔膜在孔径分布上更加均匀和集中。

(3)所制备的小孔径锂电池隔膜在吸液率、保液率性能上更优。

本发明采用干法单向拉伸制备小孔径隔膜。采用此方法的生产设备/工艺技术成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环节，能够高效连续地大规模生产，且能够稳定有效的控制孔径尺寸。所制备的小孔径隔膜孔小而密、分布更均匀更集中，且在吸液率、保液率上更优。

附图说明

图1实施例4和5样品孔径分布图

图2实施例4样品孔径扫描电镜图

图3实施例5样品孔径扫描电镜图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是所述实施方式并不用于限定本发明。

实施例1

制备聚烯烃小孔径锂电池隔膜步骤如下：

a、铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100～1500m；

b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构；