【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池隔膜，具體涉及一種鋰電池用聚烯烴復合隔膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、目前，商業鋰電池中使用的濕法聚烯烴隔膜是通過濕法聚烯烴隔膜生產線與涂覆生產線兩大工序制備的。濕法聚烯烴隔膜生產線主要是以聚烯烴和白油作為原料，二氯甲烷作為萃取劑，原料通過熔融擠出、冷卻鑄片、片材橫縱向拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序制備聚烯烴隔膜。隔膜制備完畢，涂覆生產線需要先制備涂覆漿料(包含聚偏氟乙烯pvdf、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚丙烯腈pan、聚乙烯醇pva等高分子材料)，再使用涂布機對濕法聚烯烴隔膜進行涂覆，使漿料均勻地附著在聚烯烴隔膜表面，以增加隔膜與電極間的粘結力，確保電芯厚度一致，從而改善電池的界面性能，之后再進行烘干，制得涂覆隔膜。
2、為簡化生產工藝，市面上也上新了同步在線涂覆設備，在濕法聚烯烴隔膜生產線的二次拉伸工序后直接增加涂覆工序。但其需要對現有的濕法聚烯烴隔膜生產線做出較大的改動，且工藝調試復雜，很難達到預期的便捷、高效涂覆的效果。其次，涂覆隔膜雖然能在一定程度上提高隔膜的保液率和電池的安全性，但涂層本身會增加隔膜的厚度，從而增大電池內阻。若涂層內存在無機材料，其與有機材料間的界面相容性較差，還容易出現涂層掉粉等問題。為解決該問題，中國專利cn109860473b(銀隆新能源)提供了一種鋰離子電池隔膜的制備方法，將涂覆漿料與聚乙烯溶液混合，先熱壓得到平板膜，再依次經冷卻鑄片、雙向拉伸、萃取干燥處理，制得電池隔膜。該方法僅依靠傳統的濕法聚烯烴隔膜生產線制備復合隔膜，工藝簡單，但也存在涂覆材料影
技術實現思路
1、(一)要解決的技術問題
2、本專利技術要解決的技術問題是提供一種鋰電池用聚烯烴復合隔膜及其制備方法，僅通過濕法隔膜生產線就可以制備具有粘結功能層的聚烯烴復合隔膜，省去了繁雜的涂覆工序，極大地降低了生產成本。
3、(二)技術方案
4、為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案：
5、一種鋰電池用聚烯烴復合隔膜，所述隔膜的制備方法包括：在萃取干燥工序的萃取劑中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取劑，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘結功能層；隔膜制備后不進行涂覆工序。
6、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯腈(pan)、聚乙烯醇(pva)、三醋酸纖維素(tca)、丁苯橡膠(sbr)、聚偏氟乙烯(pvd)等中的一種或多種。當大于等于兩種時，可以按任意比例混合。
7、具體的，所述功能高分子材料與萃取劑的質量比為5-20：80-95。
8、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述萃取劑包括但不限于二氯甲烷。萃取劑主要用于萃取出塑化劑(如白油)以形成隔膜微孔。
9、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述萃取干燥工序進行多級萃取，在萃取的后段添加功能高分子材料。例如，萃取干燥工序設有8個萃取槽，可以在最后一個、或者最后兩個萃取槽的萃取劑(如二氯甲烷)中添加功能高分子材料。
10、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述隔膜的制備方法包括：將聚烯烴、塑化劑混合后熔融擠出，依次通過冷卻鑄片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得鋰電池用聚烯烴復合隔膜。
11、具體的，所述聚烯烴與塑化劑的質量比為15-35：65-85。
12、具體的，所述聚烯烴包括但不限于聚乙烯、聚丙烯等中的一種或多種。所述聚乙烯的重均分子量為30萬-300萬。
13、具體的，所述塑化劑包括但不限于白油。
14、具體的，所述隔膜的制備原料除包括聚烯烴、塑化劑外，還包括偶聯劑，所述偶聯劑的用量為聚烯烴質量的0.5wt％-3wt％。
15、具體的，所述偶聯劑包括但不限于硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑等中的一種或多種。其中，鈦酸酯偶聯劑如異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，鋁酸酯偶聯劑如二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯。
16、當選用鋁酸酯偶聯劑時，優選在熔融擠出的后段區添加，且設定擠出機的工藝參數q/ns值＜4.5。由于鋁酸酯偶聯劑在高溫條件下容易發生自交聯，不僅影響鋁酸酯偶聯劑的均勻分散，還會使隔膜產生針孔，影響鋰離子電池的安全性。所以，添加鋁酸酯偶聯劑的重點在于：減少其在(雙螺桿)擠出機中停留的時間。需要從以下兩個方面進行調整：(1)在擠出機的后段區加入鋁酸酯偶聯劑；(2)將擠出機的工藝參數q/ns值(擠出量/螺桿轉速值)設定為低于4.5，q/ns越小，鋁酸酯偶聯劑在擠出機中停留的時間越短。
17、具體的，所述熔融擠出的技術參數為：溫度180-220℃。
18、具體的，所述冷卻鑄片的技術參數為：冷卻輥溫度5-35℃。
19、具體的，所述一次拉伸包括依次進行縱向拉伸、橫向拉伸。所述縱向拉伸的技術參數為：預熱、拉伸溫度90-130℃，冷卻溫度30-70℃，拉伸倍率3-20倍；所述橫向拉伸的技術參數為：預熱、拉伸、定型溫度99-140℃，拉伸倍率3-20倍。
20、具體的，所述二次拉伸為橫向拉伸，所述橫向拉伸的技術參數為：預熱、拉伸、定型溫度99-140℃，拉伸倍率3-20倍。
21、一種鋰電池用聚烯烴復合隔膜的制備方法，包括以下步驟：
22、將聚烯烴、塑化劑混合后熔融擠出，依次通過冷卻鑄片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得鋰電池用聚烯烴復合隔膜；
23、在萃取干燥工序的萃取劑中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取劑，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘結功能層；隔膜制備后不進行涂覆工序。
24、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述聚烯烴與塑化劑的質量比為15-35：65-85。
25、具體的，所述聚烯烴包括但不限于聚乙烯、聚丙烯等中的一種或多種。所述聚乙烯的重均分子量為30萬-300萬。
26、具體的，所述塑化劑包括但不限于白油。
27、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述隔膜的制備原料除包括聚烯烴、塑化劑外，還包括偶聯劑，所述偶聯劑的用量為聚烯烴質量的0.5wt％-3wt％。
28、具體的，所述偶聯劑包括但不限于硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑等中的一種或多種。其中，鈦酸酯偶聯劑如異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，鋁酸酯偶聯劑如二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯。
29、當選用鋁酸酯偶聯劑時，優選在熔融擠出的后段區添加，且設定擠出機的工藝參數q/ns值＜4.5。
30、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述熔融擠出的技術參數為：溫度180-220℃。
31、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述冷卻鑄片的技術參數為：冷卻輥溫度5-35℃。
32、作為本專利技術一種優選的實施方式，所述一次拉伸包括依次進行縱向拉伸、橫向拉伸。所述縱向拉伸的技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制備方法包括：在萃取干燥工序的萃取劑中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取劑，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘結功能層；隔膜制備后不進行涂覆工序。
2.根據權利要求1所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、三醋酸纖維素、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯中的一種或多種；
3.根據權利要求1所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述萃取干燥工序進行多級萃取，在萃取的后段添加功能高分子材料。
4.根據權利要求1所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制備方法包括：將聚烯烴、塑化劑混合后熔融擠出，依次通過冷卻鑄片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得鋰電池用聚烯烴復合隔膜。
5.一種如權利要求1-4中任一項所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜的制備方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述聚烯烴與塑化劑的質量比為15-35：65-85；
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8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述熔融擠出的技術參數為：溫度180-220℃；
9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、三醋酸纖維素、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯中的一種或多種；
10.一種如權利要求1-4中任一項所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜在制備鋰離子電池中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制備方法包括：在萃取干燥工序的萃取劑中添加功能高分子材料，萃取后干燥以除去萃取劑，并使功能高分子材料固定在隔膜中形成粘結功能層；隔膜制備后不進行涂覆工序。
2.根據權利要求1所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述功能高分子材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、三醋酸纖維素、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯中的一種或多種；
3.根據權利要求1所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述萃取干燥工序進行多級萃取，在萃取的后段添加功能高分子材料。
4.根據權利要求1所述的鋰電池用聚烯烴復合隔膜，其特征在于：所述隔膜的制備方法包括：將聚烯烴、塑化劑混合后熔融擠出，依次通過冷卻鑄片、一次拉伸、萃取干燥、二次拉伸工序，制得鋰電池用聚烯烴復合隔膜。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：燕衛星，楊金凱，李亞磊，
申請(專利權)人：康輝新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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