[发明专利]一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜及其制备方法。锂电池隔膜包括如下重量百分比的组分：超高分子量聚乙烯20‑40wt.％，造孔剂60‑80wt.％，造孔剂由聚乙烯醇和甘油组成；按照如下方法制备锂电池隔膜：将超高分子量聚乙烯经过固相接枝反应后与聚乙烯醇、甘油一起投入到挤出机中经过挤出熔融、铸片、高倍率拉伸、洗涤成孔、热定型、收卷步骤制成一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜。采用具有极性官能团的超分子量聚乙烯和聚乙烯醇、甘油组成的水溶性造孔剂为原料，所制的隔膜具有孔径一致性好，高透气，高吸液的特点，其制备方法简单，可应用于高端锂电池隔膜的成型加工领域。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，具体为一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂电池结构中最关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将正负极片隔开防止电池短路，同时保证充放电时锂离子的正常通过，保证电池的正常工作，其性能的好坏直接影响电池的容量、倍率、寿命以及安全等性能。

目前已商品化的锂电池隔膜主要是由聚丙烯和聚乙烯材料构成。聚乙烯、聚丙烯隔膜具有较高孔隙率、较好的电绝缘性、较高的拉伸强度、较好的抗酸碱能力。聚乙烯隔膜主要采用热致相分离法，基于高分子溶液高温相容、低温分相的原理形成微孔。热致相分离法制作隔膜的最大缺点是容易形成封闭的胞腔状孔结构。封闭孔的形成源于聚合物结晶、固化阻止了液液分相的过程。为了解决封闭孔问题，需要适当地调节降温过程以抑制高分子溶液的固化和促进液液分相，对设备的温度控制精度要求很高。

本发明一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜，采用固相接枝技术在超高分子量聚乙烯分子链上反应生成极性基团，提高了隔膜的润湿性。采用高分子量的聚乙烯醇(PVA)和低分子量的甘油作为造孔剂，解决了湿法隔膜存在封闭孔的问题，本发明的制备方法简单，可应用于高端锂电池隔膜的成型加工领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜，所述锂电池隔膜包括如下重量百分比的原料，超高分子量聚乙烯20-40wt.％，造孔剂60-80wt.％。

进一步的，所述造孔剂包括如下重量百分比的原料，聚乙烯醇5-15wt.％；甘油45-75wt.％。

进一步的，所述超高分子量聚乙烯的分子量≥1500000，超高分子量聚乙烯优选为大韩油化公司生产的VH095产品。

进一步的，所述聚乙烯醇熔体流动速率(190℃，2.16kg)0.1-15g/10min，醇解度66-89％；所述甘油纯度＞99％。

一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤；

(1)取甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化二异丙苯加入甲苯溶剂中，溶解制得引发溶液，取超高分子量聚乙烯粉，向其中加入引发溶液搅拌，氮气保护，反应得到固相接枝的超高分子量聚乙烯粉；

(2)取步骤(1)制得的固相接枝的超高分子量聚乙烯粉、造孔剂投入到挤出机中，挤出熔融，固相接枝中的二甲苯经挤出机排气孔抽出，回收，物料在高温下经过双螺杆剪切混合后经模口流出至冷却辊，冷却定型，得到铸片；

(3)将步骤(2)制得的铸片先进行纵向拉伸；再进行横向拉伸，得到膜片；

(4)将步骤(3)制得的膜片，浸入到超纯水中，膜片中的造孔剂溶解到超纯水中，制得微孔膜片；

(5)将步骤(4)中制得的微孔膜片，经过高温热定型，收卷，制得超高分子量聚乙烯锂电池隔膜。

进一步的，一种超高分子量聚乙烯锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；