[发明专利]一种聚丙烯微孔隔离膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属于电池隔离膜制备技术领域，具体涉及一种聚丙烯微孔隔离膜及其制备方法与应用。本发明采用接枝反应原理通过熔融接枝的方式在聚丙烯分子链上接枝具有活性基团的聚丙烯接枝料，得到具有活性基团的聚丙烯预用粒料；然后通过熔融拉伸法，该预用粒料经单螺杆挤出机熔融挤出流延吹塑成薄膜，得到初始流延薄膜，然后依次进行热处理、热拉伸、热定型以及热水中再次定型3～7h，得到聚丙烯微孔隔离膜。该隔离膜克服了现有隔离膜高温热尺寸稳定性不佳、力学性能低及透气性问题，极大避免了在电池运行中存在安全隐患。

技术领域

本发明属于电池隔离膜制备技术领域，具体涉及一种聚丙烯微孔隔离膜及其制备方法与应用。

背景技术

聚烯烃微孔膜作为隔离膜广泛应用于锂离子电池，隔离膜是锂离子电池的核心部件，大约占整个锂电池成本的18～30％。其性能的好坏对锂电池的整体性能起着至关重要的作用，也是制约锂电池发展的关键技术之一。随着电子产品的发展和应用领域的扩大，人们对锂电池性能的要求也越来越高。为了满足锂电池的发展要求，微孔隔离膜应具有较高的力学强度、优异的热稳定性、较好的微孔分布及较低的制造成本等。

目前，锂离子电池隔离膜主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等结晶型聚烯烃材料，但是这两种聚烯烃隔膜都存在缺点和不足。隔离膜在高温下的尺寸稳定性也是非常重要的，如果在高温下不能保持形状，正极和负极直接接触，电池发生短路，会处于危险状态，而聚丙烯和聚乙烯由于熔点较低，高温下微孔膜尺寸稳定性不能保持，因此具有较大的潜在安全隐患。

湿法制膜过程复杂且使用大量有机溶剂，成本较高，不符合环保理念。

熔融拉伸法(干法)制备聚烯烃微孔膜，不需使用有机溶剂可制备得到聚烯烃微孔膜。受限于聚烯烃材料本身熔点低的缘故，已发明专利得到微孔膜的闭孔温度较低，高温热尺寸稳定性不佳，且力学性能及穿刺强度均不能有所提高，在电池运行过程更容易增加安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种聚丙烯微孔隔离膜的制备方法，该制备方法步骤简单、污染程度较低。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的聚丙烯微孔隔离膜，该聚丙烯微孔隔离膜具有优异的力学性能，例如：高温热尺寸稳定性较高、力学强度高、刺穿强度高等特点。

本发明的再一目的在于提供上述聚丙烯微孔隔离膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种聚丙烯微孔隔离膜的制备方法，包含如下步骤：

(1)将引发剂、抗氧剂和活性反应物乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷溶解在溶剂中，得到反应活性溶液；然后加入聚丙烯，混合均匀，得到具有活性基团的聚丙烯接枝料溶液；

(2)将步骤(1)制得的具有活性基团的聚丙烯接枝料溶液、纳米二氧化硅和聚丙烯混合，得到共混物；

(3)将步骤(2)制得的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒，得到具有活性基团的聚丙烯预用粒料；

(4)将步骤(3)制得的具有活性基团的聚丙烯预用粒料经单螺杆挤出机熔融挤出流延吹塑成薄膜，得到初始流延薄膜；

(5)将步骤(4)制得的初始流延薄膜依次进行热处理、热拉伸和热定型，得到接枝了反应活性基团的聚丙烯微孔膜；

(6)将步骤(5)制得的接枝了反应活性基团的聚丙烯微孔膜展平夹持固定以施加均匀张力；然后在50～80℃热水中定型3～7h，得到聚丙烯微孔隔离膜；

步骤(1)中所述的引发剂优选为BPO(过氧化二苯甲酰)和ABVN(偶氮二异庚腈)中的至少一种；

步骤(1)中所述的引发剂的用量优选为聚丙烯接枝料质量(引发剂、抗氧剂、活性反应物乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷和聚丙烯总质量)的0.1～0.5％；