[发明专利]一种高孔均匀性微多孔膜及其制备方法、电池

说明书

本发明涉及锂电隔膜技术领域，具体公开了一种高孔均匀性微多孔膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚烯烃及成孔剂混合加热到熔融状；(2)经过模头，降温至成薄片；(3)经过除油辊，将薄片内部的成孔剂吸出；(4)升温至少沿一个轴向进行拉伸；(5)再次至少沿一个轴向拉伸定型；(6)收卷得到高孔均匀性微多孔膜；其中步骤(3)中所述除油辊表面有微孔流道，中央有中空管道和加热盘管；所述中空管道与辊表面的微孔流道相连，外部与抽真空机相连；所述加热盘管与外部换热站相连。采用该方法制备出的隔膜具有孔隙率低、孔均匀性极高、面阻率低、D值极高(D＝针刺强度/厚度)的特性。

技术领域

本发明涉及锂电隔膜技术领域，具体涉及高孔均匀性微多孔膜及其制备方法。

背景技术

目前锂离子电池已在动力领域得到广泛应用，作为锂电池安全保障的核心部件隔膜，聚乙烯微多孔膜的应用方式主要有两种，一种作为隔膜直接装载于正负极片之间；另一种作为隔膜再经过二次涂覆陶瓷、勃姆石、PVDF、芳纶等，增强其本身的耐热性后，装载于正负极片之间。

不管是哪种方式，正负极之间的离子通道，是聚乙烯微多孔膜提供的。电池的高能量密度的要求，近些年来一直需求隔膜在厚度上要持续减薄，并要求聚乙烯微多孔膜本身具备高针刺强度、高拉伸强度、低闭孔温度等，来保障锂电池在发生异常变形、高温时的安全性。还要求聚乙烯微多孔膜的孔具备较高的均匀性，以此来保障：1、多次充放电后，锂离子不会在孔较多、较大的位置对应的负极析出，积累形成负极满负荷镶嵌后的锂枝晶生长，从而刺穿聚乙烯微多孔膜形成短路；2、在隔膜面阻率较高的部位，使用高倍率充放电时，过度生热，发生热失控。

总结而言，是聚乙烯微多孔膜本身孔的均一性，至关重要。

目前应用于锂离子电池用聚乙烯微多孔膜，常使用湿法异步拉伸工艺。制备过程包括：通过将含有聚烯烃及成孔溶剂在挤出机上加热至熔融。过T型模头后，由多组通冷冻水/冷却水的降温辊，降温后成薄片。后升温沿MD(沿产线方向)方向拉伸进行拉伸。随后沿TD(垂直产线)方向拉伸，除去成孔剂后，再次至少沿一个轴向拉伸制得聚乙烯微多孔膜。不论是MD辊式挤压拉伸，还是TD的双侧夹持拉伸，均为高速拉伸。此时聚乙烯微多孔膜，内部孔结构错综复杂，在高温状态下质地柔软且易损伤，此时受应力作用挤压，成孔剂无法在第一时间排除至聚乙烯微多孔膜外，孔内成孔剂液滴四窜、贯通、合并，引起隔膜微观结构上，发生分层，表现为隔膜大孔比例上升，整体通孔数量较少，均匀性较差，在维持一定透气面阻率时，往往存在较高的孔隙率，较低的D值(D＝针刺强度/厚度)。

发明内容

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明目的在于提供一种高孔均匀性微多孔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚烯烃及成孔剂混合加热到熔融状；

(2)经过模头，降温至成薄片；

(3)经过除油辊，将薄片内部的成孔剂吸出；

(4)升温至少沿一个轴向进行拉伸；

(5)再次至少沿一个轴向拉伸定型；

(6)收卷得到高孔均匀性微多孔膜；

步骤(3)中所述除油辊表面有微孔流道，中央有中空管道和加热盘管；所述中空管道与辊表面的微孔流道相连，外部与抽真空机相连；所述加热盘管与外部换热站相连。

进一步地，所述微孔流道的孔直径≤1.0mm。

更进一步地，所述微孔流道的孔直径≤0.01mm。

进一步地，所述除油辊表面微孔流道的面积占除油辊辊面总面积≥50％。

更进一步地，所述除油辊表面微孔流道的面积占除油辊辊面总面积≥80％。