[发明专利]一种锂电池安全性隔膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电子电池隔膜生产领域，具体涉及一种锂电池安全性隔膜材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜、外封装材料五大材料组成。其中隔膜材料作为锂离子电池的重要组成部分之一，一直备受关注，隔膜是置于电池正负极之间的多微孔薄膜，其主要功能是分隔锂电池正负极，避免短路，同时为铿离子提供自由通道，实现闭合回路。另外，锂离子电池隔膜是一种具有纳米级微孔的高分子功能膜材料，要求其不与锂电池体系内电解液等其它相关材料发生化学反应而影响隔膜材料性能下降及电解液组成变化而导致电池性能下降，因此隔膜材料质量的优劣直接影响到锂电池的电流容量、循环寿命等关键性能指标。

由于传统的聚丙烯隔膜和聚乙烯隔膜的熔点较低，分别为158℃和125℃，因此在电池发生过热的情况下这两种隔膜容易发生形变甚至熔融，使得正负极发生短路，而且聚丙烯隔膜和聚乙烯隔膜不能有效防止锂枝晶体的刺穿，使得正负极发生短路。为了改善上述情况，市面上出现了陶瓷复合膜，陶瓷复合膜是一传统聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜的一侧涂覆陶瓷涂层。这类复合膜也存在一些缺点，一方面是陶瓷涂层与锂电池电解液的浸润性较差，影响隔膜的吸液、保液能力；另一方面是陶瓷粒子在浆料中分散不均匀，而且陶瓷浆料难以在基膜上均匀涂抹。

发明内容

本发明提供一种锂电池安全性隔膜材料的制备方法，用以解决现有陶瓷复合膜吸液、保液能力性能差，陶瓷粒子分散不均匀，陶瓷涂覆层难以涂抹均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池安全性隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.以重量份数计，取100份聚丙烯和80～160份聚乙烯共混、然后在240～260℃下熔融挤出造粒，然后冷却，将料粒打乱并再次熔融挤出造粒得到膜料，将膜料于260～280℃下熔融挤出流延成片，然后在200～220℃下挤压成膜，最后室温冷却得到原膜；

S2.取一片S1中的原膜在3～10℃下横向拉伸，然后在40～60℃下定型20～30min得到微孔膜一，取一片S1中的原膜在3～10℃下纵向拉伸，然后在40～60℃下定型20～30min得到微孔膜二，将在微孔膜一上侧涂一层陶瓷层，然后在陶瓷层上复合微孔膜二，然后在60℃下缓慢挤压排除陶瓷层中多余的陶瓷浆料并定型15min，最后冷却得到复合膜；

S3.将复合膜置于亲水处理液中浸泡30～60min，然后晾干，最后得到安全隔膜；所述亲水处理液按重量份数计包括：100份水，5～10份双氧水，3～7份氟碳表面活性剂。

进一步地，所述陶瓷浆料按重量份数计包括：80份水、20～50份预处理无机粒子、5～8份环氧树脂胶粘剂，10～18份丙烯酸单体，2～5份甲基丙烯酸甲酯，8～10份甲基丙烯酸羟乙酯，0.15～0.2份引发剂，0.3～0.4份交联剂。

进一步地，所述预处理无机粒子的制备方法为：

将无机粒子浸泡在质量分数为25～30％聚乙二醇水溶液中，以200～500r/min的转速搅拌1～2h，然后过滤烘干，所述无机粒子为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、硫酸钙中的一种或几种。

进一步地，所述聚丙烯中含有质量分数为20～25％超高分子量聚丙烯，剩下部分为高分量聚丙烯，所述聚乙烯中含有质量分数为20～25％超高分子量聚乙烯，剩下部分为高分量聚乙烯。

进一步地，所述预处理无机粒子的粒径为0.1～3μm。

本发明的有益效果：

(1)本发明以聚丙烯和聚乙烯为原料，通过两次混合熔融挤出完成均匀混合，聚丙烯和聚乙烯的复合材料制备出的膜机械性能强于聚丙烯膜和聚乙烯膜；本发明在拉伸方向不同的两片膜中间复合陶瓷涂层，微孔膜一和微孔膜二能够互相弥补单向抗拉伸性能的不足，使得复合膜的单向抗拉伸性能强于普通的同向拉伸复合膜，这种复合结构同时还能防止锂支晶通过孔道穿过复合膜，增强了复合膜的抗刺穿能力，微孔膜一的孔壁和微孔膜二孔壁的走向不同，陶瓷涂层的孔道与微孔膜一、微孔膜二相交，因此陶瓷涂层、微孔膜一和微孔膜二形成三维网络结构，三维网络结构能够提高复合膜的保液能力。

(2)本发明的陶瓷涂层定型是通过上下两层聚合物膜施压实现，因此能够准确控制复合膜的厚度，同时也能控制陶瓷涂层的厚度均匀，这种复合方式同时也有利于膜材料的后续剪裁加工。

(3)本发明经过亲水处理液处理，能有增强吸液和保液能力，有利于锂电池大倍率放电。