[发明专利]一种聚烯烃多孔膜及其制备方法、电池隔膜、电化学装置

说明书

本发明涉及电化学装置用隔膜技术领域，公开了一种聚烯烃多孔膜及其制备方法、电池隔膜、电化学装置。本发明的聚烯烃多孔膜，具有网络纤维结构，对其2万倍SEM图像进行观察，其具有如下特性：（1）以1000nm为半径的圆圈内，纤维直径＞15nm的纤维在MD方向上的纤维取向结果R_MD满足：（R_MD）²＜0.5；（2）以1000nm为半径的圆圈内，纤维直径＞15nm的纤维在TD方向上的纤维取向结果R_TD满足：（R_TD）²＜0.5；因此，本发明的聚烯烃多孔膜，可以实现其作为隔膜在电池中的力学性能一致性，进而提高隔膜在电池生产的稳定性和电池应用的安全性。

技术领域

本发明涉及电化学装置用隔膜技术领域，具体而言，涉及一种聚烯烃多孔膜及其制备方法、电池隔膜、电化学装置。

背景技术

隔膜作为锂离子电池中的关键主材，主要作用是隔绝正、负极，防止短路，同时保证具有一定的电解质浸润性和保液性，为锂离子传输提供通道。隔膜各项性能直接决定电池的界面性能及内阻，进而影响到电池充放电性能及循环性能。

现有技术的锂离子电池隔膜主要以聚烯烃多孔隔膜为主，聚烯烃多孔隔膜是一种内部含有大量微小贯通的细孔，以聚烯烃为骨架支撑大量细孔的三维立体结构，其制备方法主要分为干法、湿法拉伸。其中，干法是通过形成聚烯烃膜、然后在低温下拉伸该膜而形成微孔的方法，所述拉伸导致作为聚烯烃的结晶部分的薄片之间的微裂纹。湿法是将聚烯烃基树脂和稀释剂在聚烯烃基树脂熔融形成单相的高温下进行混炼、聚烯烃和稀释剂在冷却过程中进行相分离、然后稀释剂被提取以在其中形成孔隙的方法。

湿法在相分离处理后通过拉伸/提取工艺赋予机械强度和透明性，通过对已成型为片状的聚乙烯坯料片进行拉伸，调节速度、倍率、温度等拉伸条件，将晶体结构中的非晶质部分拉长，在形成微纤维的同时在片状层之间形成微细孔。与干法相比，湿法的膜厚度薄，孔径均匀，物理性能优异。

公开号为JP2005056851A的文献提出一种层压膜的微多孔膜，为降低隔膜TD方向（与机械垂直的方向，宽度方向）的热收缩率，其制备方法不进行在TD方向的拉伸，因此可以说完全没有在TD方向的收缩；但是，仅利用在MD方向（机械方向，长度方向）的单轴进行开孔，从而形成TD方向强度不充分的具有极端各向异性的微多孔膜；因此，在例如电池压坏试验、碰撞试验等中，可能容易在一个方向开裂等。

公开号为JP2014141644A的文献记载了一种MD方向与TD方向的拉伸强度之比为0.9以上小于1.5的双向取向多孔性聚丙烯膜。但是，由于该聚丙烯膜利用干式法制备，因此，气阻度低，需要对断裂伸长率、韧性进行进一步改良。

公开号为CN107250234B的中国专利公开了一种聚烯烃微多孔膜，以聚丙烯为主成分，MD方向与TD方向的拉伸强度之比为0.4以上2.0以下，MD方向与TD方向的断裂伸长率之比为0.6以上1.7以下，通过添加对聚烯烃树脂的结晶化进行促进或抑制的添加剂，成核剂以及结晶化阻滞剂，以使聚烯烃多孔膜的细孔结构变得均匀且微细，耐冲击性得以进一步提高。

因此，提升隔膜的性能对提升电池的安全性能至关重要。虽然现有聚烯烃多孔隔膜在锂离子电池中能够成熟应用，但目前技术主要关注隔膜的基本物性以及理化性能，对于微观结构的一致性关注较少。为了提高锂离子电池湿法隔膜的性能，需要从微观结构方面进行优化，以提升其性能，优化其力学性能的各向均一性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚烯烃多孔膜，在作为电池隔膜使用的情况下，可以提供具有优异电池安全性的电池，提高电池生产的稳定性。

本发明的目的还在于提供一种上述聚烯烃多孔膜的制备方法，通过控制并减小隔膜拉伸过程中取向的差异，并控制成型温度，可以获得微观纤维结构取向均匀，进而宏观两向力学性能差异小的聚烯烃多孔膜。

本发明是这样实现的：

本发明提供的聚烯烃多孔膜，通过湿法拉伸制得，具有网络纤维结构；