[发明专利]一种高性能锂电池隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种高性能锂电池隔膜的制备方法，将聚乙烯在聚合过程中与笼型聚倍半硅氧烷(POSS)材料进行复合或反应，聚合得到重均分子量为20万～60万的复合聚乙烯；复合聚乙烯经过螺杆挤出机挤出聚乙烯薄片；将聚乙烯薄片在高温下进行双向/单向拉伸成孔、成膜；对双向/单向拉伸后的聚乙烯薄膜进行高温热定型后，分切收卷。与现有技术相比，本发明所得锂电池隔膜具有孔隙率及孔径可控的特点，进而大幅提升产品性能，且本发明生产工艺流程简单、不需要溶剂、环保节能、安全系数高、生产成本大幅降低。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其是涉及一种高性能锂电池隔膜的制备及其原料制备方法。

背景技术

随着科学技术突飞猛进的发展，锂电池作为绿色环保型无污染的二次电池，符合当今各国能源环保方面大的发展需求，在各行各业的使用量正在迅速增加。而锂离子电池隔膜作为一种具有纳米级微孔的高分子功能材料，随着锂离子电池的广泛使用而走进人们的生活。

对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。目前对于聚乙烯锂电池隔膜的制备方法主要分为两类：

第一类为干法工艺，包括中国专利CN103085211A、中国专利CN103012907A、中国专利CN200580029264.9、中国专利CN201380056951.4等公开的制备方法，该方法的加工手段未使用溶剂对聚乙烯溶解，因此大幅降低了工艺的复杂程度及生产成本，但同时出现了较多问题。CN103085211A的方法使用压片技术生产锂电池隔膜，该方法生产效率低，且为间歇操作，较难实现工业化。而中国专利CN103012907A、中国专利CN200580029264.9、中国专利CN201380056951.4等公开的方法均为聚乙烯共混后挤出成型后进行拉伸成膜，该类方法所得的制品普遍存在力学性能差的现象，所得制品孔径较大，抗刺穿性能较差，难以与湿法工艺得到的制品相比。

第二类为湿法工艺，主要以中国专利CN201180014660.X、中国专利CN201280034937.X、中国专利CN201210105083、世界专利WO006/106783等为代表，此类方法能够得到孔隙率大，孔径小，力学性能较优的锂电池隔膜，但由于需要使用大量溶剂作为加工助剂，因此大幅增加生产成本，且在脱溶剂及处理废溶剂时，存在较大安全环保隐患，需要被进一步改进。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的聚乙烯锂电池隔膜生产工艺的安全性、环保性及成本问题与产品质量问题间的矛盾，针对此矛盾提供一种高性能锂电池隔膜的制备方法，可兼顾产品质量佳、安全环保及成本低等优势。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高性能锂电池隔膜的制备方法，该方法采用以下步骤：

将聚乙烯在聚合过程中与笼型聚倍半硅氧烷(POSS)材料进行复合或反应，聚合得到重均分子量为20万～60万的复合聚乙烯；

复合聚乙烯经过螺杆挤出机挤出聚乙烯薄片；

将聚乙烯薄片在高温下进行双向/单向拉伸成孔、成膜；

对双向/单向拉伸后的聚乙烯薄膜进行高温热定型后，分切收卷。

复合聚乙烯在21.6kg下，熔融指数为0.1g/10min～0.5g/10min，密度为0.930g/cm³～0.960g/cm³。

所述笼型聚倍半硅氧烷(POSS)材料为具有烷基、羟基、卤素基团、碳碳双键其中的一种或几种基团的有机无机杂化材料，通过将笼型聚倍半硅氧烷(POSS)材料作为催化剂载体的修饰、作为共聚单体及作为共混物等方式在聚合过程中与聚乙烯进行复合。