一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，先取聚乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、順丁烯二酸酐樹脂、甲基丙烯酸羥乙酯、二氧化鈦、硬酯酸和增塑劑，于混合攪拌機中攪拌混合均勻，得到物料一，然后轉入反應釜中，在真空條件下加熱到攪拌后出料，得到物料二；再將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，得到基材薄膜；將羥丙甲纖維素、冰醋酸、白炭黑和氧化鋯加入到溶劑中，混合均勻，得到混合液；最后將基材薄膜加熱后浸入混合液中，加熱并保持一段時間后將薄膜取出，在鼓風干燥箱中加熱烘干，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。本發明提供的方法得到的隔膜具有良好的機械性能與電學性能。
【專利說明】
一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電 池用隔膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池是一種二次電池(充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移 動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時，Li+從正極脫 嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態;放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的 材料作為電極，是現代高性能電池的代表。
[0003] 在鋰離子電池中，隔膜的作用主要有兩個方面：一方面起到分隔正、負極，防止短 路的作用；另一方面，隔膜能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路。隔膜性能的優劣直接影響 著電池內阻、放電容量、循環使用壽命以及安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，電池內阻越 小，高倍率放電性能越好，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
[0004] 目前常用的鋰離子電池隔膜機械強度一般，同時孔隙率不高，離子導電率并不能 控制在有效的低位，因此對于電池的使用產生了一定的限制。
[0005] 本發明提供的制備方法制備得到的鋰離子電池用隔膜具有良好的機械性能與電 學性能，其中縱向拉伸強度達到了 260MPa以上，橫向拉伸強度達到了 178MPa以上，孔隙率達 到了 68%以上，離子導電率達到了 2.6 X 1 0-3以下。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于為了克服以上現有技術的不足而提供一種高孔隙率低離子導 電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，提高隔膜機械強度的同時提升孔隙率，降低離子導電 率，獲得更好的性能。
[0007] 本發明的技術方案如下： 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯50-60份、聚碳酸酯3-7份、聚乙烯醇2-4份、順丁烯二酸 酐樹脂3-8份、甲基丙烯酸羥乙酯3-5份、二氧化鈦4-6份、硬酯酸1-3份、和增塑劑3-5份，于 混合攪拌機中攪拌混合均勻，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，在真空條件下加熱到60-70°C，攪拌40-50分鐘，出料， 得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，得到基材薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素3-6份、冰醋酸1-3份、白炭黑8-13份和氧化鋯6-10份，加入到60-70份溶劑中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至80-90°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱 并保持混合液溫度為80-90°C，保持20-30分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至 100-110°C，保持90-120分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。
[0008] 所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，步驟一中增塑劑為 甲酰胺。
[0009] 所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，步驟一中攪拌混合 的轉速為100-150轉/分鐘，攪拌時間20-30分鐘。
[0010] 所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，步驟二中攪拌的速 度為80-100轉/分鐘。
[0011] 所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，步驟三中擠出成膜 的擠出溫度為180_200°C。
[0012] 所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，步驟四中的溶劑為 N，N-二甲基丙烯酰胺。
[0013]
【具體實施方式】： 實施例1 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯50份、聚碳酸酯3份、聚乙烯醇2份、順丁烯二酸酐樹脂3 份、甲基丙烯酸羥乙酯3份、二氧化鈦4份、硬酯酸1份、和甲酰胺3份，于混合攪拌機中攪拌混 合均勻，其中攪拌混合的轉速為100轉/分鐘，攪拌時間20分鐘，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，在真空條件下加熱到60°C，攪拌40分鐘，攪拌的速度 為80轉/分鐘，出料，得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，擠出溫度為180-200 °C，得到基材 薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素3份、冰醋酸1份、白炭黑8份和氧化鋯6份，加入 到60份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至80°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱并保 持混合液溫度為80°C，保持20分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至100°C，保持 120分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。
[0014] 實施例2 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯52份、聚碳酸酯4份、聚乙烯醇2份、順丁烯二酸酐樹脂5 份、甲基丙烯酸羥乙酯4份、二氧化鈦4份、硬酯酸2份、和甲酰胺4份，于混合攪拌機中攪拌混 合均勻，其中攪拌混合的轉速為110轉/分鐘，攪拌時間25分鐘，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，在真空條件下加熱到63°C，攪拌44分鐘，攪拌的速度 為85轉/分鐘，出料，得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，擠出溫度為180-200 °C，得到基材 薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素4份、冰醋酸2份、白炭黑9份和氧化鋯7份，加入 到65份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至86°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱并保 持混合液溫度為86°C，保持25分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至105°C，保持 100分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。
[0015] 實施例3 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯58份、聚碳酸酯5份、聚乙烯醇3份、順丁烯二酸酐樹脂6 份、甲基丙烯酸羥乙酯4份、二氧化鈦5份、硬酯酸2份、和甲酰胺4份，于混合攪拌機中攪拌混 合均勻，其中攪拌混合的轉速為140轉/分鐘，攪拌時間26分鐘，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，在真空條件下加熱到68°C，攪拌47分鐘，攪拌的速度 為95轉/分鐘，出料，得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，擠出溫度為180-200 °C，得到基材 薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素5份、冰醋酸2份、白炭黑12份和氧化鋯8份，加入 到68份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至88°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱并保 持混合液溫度為88°C，保持30分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至105°C，保持 110分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。
[0016] 實施例4 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯60份、聚碳酸酯7份、聚乙烯醇4份、順丁烯二酸酐樹脂8 份、甲基丙烯酸羥乙酯5份、二氧化鈦6份、硬酯酸3份、和甲酰胺5份，于混合攪拌機中攪拌混 合均勻，其中攪拌混合的轉速為150轉/分鐘，攪拌時間30分鐘，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，在真空條件下加熱到70°C，攪拌50分鐘，攪拌的速度 為100轉/分鐘，出料，得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，擠出溫度為180-200 °C，得到基材 薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素6份、冰醋酸3份、白炭黑13份和氧化鋯10份，加 入到70份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至90°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱并保 持混合液溫度為90°C，保持30分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至110°C，保持90 分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。
[0017]對照例 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，包括以下步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯58份、聚碳酸酯5份、聚乙烯醇3份、順丁烯二酸酐樹脂6 份、甲基丙烯酸羥乙酯4份、二氧化鈦5份、硬酯酸2份、和甲酰胺4份，于混合攪拌機中攪拌混 合均勻，其中攪拌混合的轉速為140轉/分鐘，攪拌時間26分鐘，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，加熱到68°C，攪拌47分鐘，攪拌的速度為95轉/分鐘， 出料，得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，擠出溫度為180-200 °C，得到基材 薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素5份、白炭黑12份和氧化鋯8份，加入到68份N，N- 二甲基丙烯酰胺中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至88°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱并保 持混合液溫度為88°C，保持30分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至105°C，保持 110分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。
[0018] 對以上實施例和對照例制備得到的鋰離子電池用隔膜進行性能測試，結果如下表 所示：
從以上結果可以看出，本發明提供的制備方法制備得到的鋰離子電池用隔膜具有良好 的機械性能與電學性能，其中縱向拉伸強度達到了260MPa以上，橫向拉伸強度達到了 178MPa以上，孔隙率達到了68%以上，離子導電率達到了2.6 X ΚΓ3以下。對照例是在實施例3 的基礎上進行的進一步試驗，其中制備步驟二中沒有在真空條件下加熱，步驟四中沒有加 入冰醋酸，結果導致最終產品整體性能明顯下降，因此可以看出，以上方式對于得到本發明 高性能的隔膜具有重要作用。
【主權項】
1. 一種高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： 步驟一，取以重量份計的聚乙烯50-60份、聚碳酸酯3-7份、聚乙烯醇2-4份、順丁烯二酸 酐樹脂3-8份、甲基丙烯酸羥乙酯3-5份、二氧化鈦4-6份、硬酯酸1-3份、和增塑劑3-5份，于 混合攪拌機中攪拌混合均勻，得到物料一； 步驟二，將物料一轉入反應釜中，在真空條件下加熱到60-70°C，攪拌40-50分鐘，出料， 得到物料二； 步驟三，將物料二于雙螺桿擠出機中進行擠出成膜，得到基材薄膜； 步驟四，將以重量份計的羥丙甲纖維素3-6份、冰醋酸1-3份、白炭黑8-13份和氧化鋯6-10份，加入到60-70份溶劑中，混合均勻，得到混合液； 步驟五，將步驟三得到的基材薄膜加熱至80-90°C，然后浸入步驟四的混合液中，加熱 并保持混合液溫度為80-90°C，保持20-30分鐘，將薄膜取出，然后在鼓風干燥箱中升溫至 IOO-IHTC，保持90-120分鐘，自然冷卻至室溫，得到鋰離子電池用隔膜。2. 根據權利要求1所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特 征在于，步驟一中增塑劑為甲酰胺。3. 根據權利要求1所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特 征在于，步驟一中攪拌混合的轉速為100-150轉/分鐘，攪拌時間20-30分鐘。4. 根據權利要求1所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特 征在于，步驟二中攪拌的速度為80-100轉/分鐘。5. 根據權利要求1所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特 征在于，步驟三中擠出成膜的擠出溫度為180-200 °C。6. 根據權利要求1所述的高孔隙率低離子導電率鋰離子電池用隔膜的制備方法，其特 征在于，步驟四中的溶劑為N，N-二甲基丙烯酰胺。
【文檔編號】H01M2/14GK105932201SQ201610362152
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】周江, 王正飛, 楊同興, 馬驍
【申請人】江蘇深蘇電子科技有限公司