[发明专利]一种高润湿性薄膜的制备方法、高润湿性薄膜及其应用

说明书

本发明提供了一种高润湿性薄膜的制备方法，包括如下步骤：1将活性官能团单体、引发剂、抗氧剂和阻聚剂加到第一白油中，形成白油混合液，将其加入第一超高分子量聚乙烯粉料中，高速混合均匀得到混合粉料；2将混合粉料投入双螺杆挤出机，进行接枝反应形成含有多官能团的聚乙烯结构，再经造粒形成活性聚乙烯预制基料；3将活性聚乙烯预制基料、第二超高分子量聚乙烯粉料和第二白油进行共混，再经过铸片、MD纵向拉伸、TD横向拉伸、萃取、热定型、收卷工序，制备成高润湿性隔膜。本发明制备方式简单，不要额外增加加工设备、改变现有的生产工序，适应于大规模的工业化生产应用，降低凝胶产生的风险，制备出的隔膜润湿性能好，保液性高，综合性能优异。

技术领域

本发明涉及一种锂电池领域，具体涉及一种高润湿性薄膜的制备方法、高润湿性薄膜及其应用。

背景技术

目前已获得大规模商业化应用的锂离子电池中使用的隔膜材质主要为聚烯烃微孔隔膜。聚烯烃材质具有良好的机械性能和化学稳定性，而且具有高温自闭性能，具有防止锂电池发生热失控的风险，提升使用的安全性；但由于聚烯烃材质缺少活性官能团，其具有比表面能低，其润湿性差、电解液保液性差、离子电导率低等缺点。锂电池隔膜只有具有较好的润湿性才有利于提高隔膜与电解液的亲和性，扩大隔膜与电解液的接触面，从而增加离子导电性，提高电池的充放电性能和容量。因此，提升锂电池隔膜的表面润湿性能是提高锂离子电池综合性能的方向之一。

为了克服锂电池隔膜润湿性差的缺点，目前有以下几种方式进行改善。第一种是采用涂覆技术在聚烯烃隔膜表面涂覆一层涂层，但是其加工过程中会发生漏涂、增加隔膜厚度等缺陷，并且需要增加额外的加工工序，增加了生产成本。第二种是采用离子处理接枝、紫外光照射接枝及其他射线辐照接枝等手段在聚烯烃隔膜表面引入活性官能团来提高聚烯烃隔膜的浸润性，然而这种方式的加工设备价格相对较高、程序繁琐，影响其大规模的工业化使用。第三种是采用反应挤出在聚烯烃表面接枝活性官能团，这种技术具有制备方式简单，不需要额外增加加工设备、改变现有的生产工序，适应于大规模的工业化生产应用，但是在反应挤出过程中有产生凝胶的风险，聚烯烃隔膜表面可能会产生无孔区，影响聚烯烃隔膜的性能。

针对以上问题，我们亟需要研究出一种新的方法能够制备出高润湿性的薄膜。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种高润湿性薄膜的制备方法、高润湿性薄膜及其应用，制备出的薄膜具有润湿性好、保液性高、综合性能好的特点。

本发明的第一个目的在于提供一种高润湿性薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将称量好的活性官能团单体、引发剂、抗氧剂和阻聚剂加到第一白油中，形成白油混合液，再将所述白油混合液加入第一超高分子量聚乙烯粉料中，高速混合均匀得到混合粉料；

(2)将所述混合粉料投入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的转速为50-120rpm，温度为180-220℃，经过双螺杆的剪切混合，所述混合粉料进行接枝反应形成含有多官能团的聚乙烯结构，所述聚乙烯结构再经过造粒从而制备成活性聚乙烯预制基料；

(3)将所述活性聚乙烯预制基料、第二超高分子量聚乙烯粉料和第二白油加入双螺杆挤出机中进行共混形成均一的熔体，所述熔体再经过铸片、MD纵向拉伸、TD横向拉伸、萃取、热定型、收卷工序，制备成所述高润湿性隔膜。

具体地，步骤(3)中，共混后，所述反应熔体经过双螺杆挤出机的模头流到铸片棍上，控制铸片辊温度20-40℃，熔体冷却定型形成含有活性官能团的聚乙烯铸片，经过MD纵向拉伸控制拉伸温度100-120℃，经过拉伸后纵向方向机械强度提升，再在115-130℃温度下进行TD横向拉伸，横向方向机械强度提升，再经过萃取形成微孔结构、在120-140℃温度下进行热定型处理，最后经过收卷工序最终制备成含有多活性官能团的所述高润湿性隔膜。

具体地，步骤(1)中，所述第一白油与所述第一超高分子量聚乙烯粉料的投料质量比例为3-16％。