一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，先取聚乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、顺丁烯二酸酐树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、二氧化钛、硬酯酸和增塑剂，于混合搅拌机中搅拌混合均匀，得到物料一，然后转入反应釜中，在真空条件下加热到搅拌后出料，得到物料二；再将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，得到基材薄膜；将羟丙甲纤维素、冰醋酸、白炭黑和氧化锆加入到溶剂中，混合均匀，得到混合液；最后将基材薄膜加热后浸入混合液中，加热并保持一段时间后将薄膜取出，在鼓风干燥箱中加热烘干，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。本发明提供的方法得到的隔膜具有良好的机械性能与电学性能。
【专利说明】
一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高孔隙率低离子导电率锂离子电 池用隔膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池是一种二次电池(充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移 动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时，Li+从正极脱 嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的 材料作为电极，是现代高性能电池的代表。
[0003] 在锂离子电池中，隔膜的作用主要有两个方面：一方面起到分隔正、负极，防止短 路的作用；另一方面，隔膜能够让锂离子通过，形成充放电回路。隔膜性能的优劣直接影响 着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，电池内阻越 小，高倍率放电性能越好，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
[0004] 目前常用的锂离子电池隔膜机械强度一般，同时孔隙率不高，离子导电率并不能 控制在有效的低位，因此对于电池的使用产生了一定的限制。
[0005] 本发明提供的制备方法制备得到的锂离子电池用隔膜具有良好的机械性能与电 学性能，其中纵向拉伸强度达到了 260MPa以上，横向拉伸强度达到了 178MPa以上，孔隙率达 到了 68%以上，离子导电率达到了 2.6 X 1 0-3以下。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种高孔隙率低离子导 电率锂离子电池用隔膜的制备方法，提高隔膜机械强度的同时提升孔隙率，降低离子导电 率，获得更好的性能。
[0007] 本发明的技术方案如下： 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯50-60份、聚碳酸酯3-7份、聚乙烯醇2-4份、顺丁烯二酸 酐树脂3-8份、甲基丙烯酸羟乙酯3-5份、二氧化钛4-6份、硬酯酸1-3份、和增塑剂3-5份，于 混合搅拌机中搅拌混合均匀，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，在真空条件下加热到60-70°C，搅拌40-50分钟，出料， 得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，得到基材薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素3-6份、冰醋酸1-3份、白炭黑8-13份和氧化锆6-10份，加入到60-70份溶剂中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至80-90°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热 并保持混合液温度为80-90°C，保持20-30分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至 100-110°C，保持90-120分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。
[0008] 所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，步骤一中增塑剂为 甲酰胺。
[0009] 所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，步骤一中搅拌混合 的转速为100-150转/分钟，搅拌时间20-30分钟。
[0010] 所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，步骤二中搅拌的速 度为80-100转/分钟。
[0011] 所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，步骤三中挤出成膜 的挤出温度为180_200°C。
[0012] 所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，步骤四中的溶剂为 N，N-二甲基丙烯酰胺。
[0013]
【具体实施方式】： 实施例1 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯50份、聚碳酸酯3份、聚乙烯醇2份、顺丁烯二酸酐树脂3 份、甲基丙烯酸羟乙酯3份、二氧化钛4份、硬酯酸1份、和甲酰胺3份，于混合搅拌机中搅拌混 合均匀，其中搅拌混合的转速为100转/分钟，搅拌时间20分钟，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，在真空条件下加热到60°C，搅拌40分钟，搅拌的速度 为80转/分钟，出料，得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，挤出温度为180-200 °C，得到基材 薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素3份、冰醋酸1份、白炭黑8份和氧化锆6份，加入 到60份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至80°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热并保 持混合液温度为80°C，保持20分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至100°C，保持 120分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。
[0014] 实施例2 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯52份、聚碳酸酯4份、聚乙烯醇2份、顺丁烯二酸酐树脂5 份、甲基丙烯酸羟乙酯4份、二氧化钛4份、硬酯酸2份、和甲酰胺4份，于混合搅拌机中搅拌混 合均匀，其中搅拌混合的转速为110转/分钟，搅拌时间25分钟，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，在真空条件下加热到63°C，搅拌44分钟，搅拌的速度 为85转/分钟，出料，得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，挤出温度为180-200 °C，得到基材 薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素4份、冰醋酸2份、白炭黑9份和氧化锆7份，加入 到65份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至86°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热并保 持混合液温度为86°C，保持25分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至105°C，保持 100分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。
[0015] 实施例3 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯58份、聚碳酸酯5份、聚乙烯醇3份、顺丁烯二酸酐树脂6 份、甲基丙烯酸羟乙酯4份、二氧化钛5份、硬酯酸2份、和甲酰胺4份，于混合搅拌机中搅拌混 合均匀，其中搅拌混合的转速为140转/分钟，搅拌时间26分钟，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，在真空条件下加热到68°C，搅拌47分钟，搅拌的速度 为95转/分钟，出料，得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，挤出温度为180-200 °C，得到基材 薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素5份、冰醋酸2份、白炭黑12份和氧化锆8份，加入 到68份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至88°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热并保 持混合液温度为88°C，保持30分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至105°C，保持 110分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。
[0016] 实施例4 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯60份、聚碳酸酯7份、聚乙烯醇4份、顺丁烯二酸酐树脂8 份、甲基丙烯酸羟乙酯5份、二氧化钛6份、硬酯酸3份、和甲酰胺5份，于混合搅拌机中搅拌混 合均匀，其中搅拌混合的转速为150转/分钟，搅拌时间30分钟，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，在真空条件下加热到70°C，搅拌50分钟，搅拌的速度 为100转/分钟，出料，得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，挤出温度为180-200 °C，得到基材 薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素6份、冰醋酸3份、白炭黑13份和氧化锆10份，加 入到70份N，N-二甲基丙烯酰胺中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至90°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热并保 持混合液温度为90°C，保持30分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至110°C，保持90 分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。
[0017]对照例 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯58份、聚碳酸酯5份、聚乙烯醇3份、顺丁烯二酸酐树脂6 份、甲基丙烯酸羟乙酯4份、二氧化钛5份、硬酯酸2份、和甲酰胺4份，于混合搅拌机中搅拌混 合均匀，其中搅拌混合的转速为140转/分钟，搅拌时间26分钟，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，加热到68°C，搅拌47分钟，搅拌的速度为95转/分钟， 出料，得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，挤出温度为180-200 °C，得到基材 薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素5份、白炭黑12份和氧化锆8份，加入到68份N，N- 二甲基丙烯酰胺中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至88°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热并保 持混合液温度为88°C，保持30分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至105°C，保持 110分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。
[0018] 对以上实施例和对照例制备得到的锂离子电池用隔膜进行性能测试，结果如下表 所示：
从以上结果可以看出，本发明提供的制备方法制备得到的锂离子电池用隔膜具有良好 的机械性能与电学性能，其中纵向拉伸强度达到了260MPa以上，横向拉伸强度达到了 178MPa以上，孔隙率达到了68%以上，离子导电率达到了2.6 X ΚΓ3以下。对照例是在实施例3 的基础上进行的进一步试验，其中制备步骤二中没有在真空条件下加热，步骤四中没有加 入冰醋酸，结果导致最终产品整体性能明显下降，因此可以看出，以上方式对于得到本发明 高性能的隔膜具有重要作用。
【主权项】
1. 一种高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： 步骤一，取以重量份计的聚乙烯50-60份、聚碳酸酯3-7份、聚乙烯醇2-4份、顺丁烯二酸 酐树脂3-8份、甲基丙烯酸羟乙酯3-5份、二氧化钛4-6份、硬酯酸1-3份、和增塑剂3-5份，于 混合搅拌机中搅拌混合均匀，得到物料一； 步骤二，将物料一转入反应釜中，在真空条件下加热到60-70°C，搅拌40-50分钟，出料， 得到物料二； 步骤三，将物料二于双螺杆挤出机中进行挤出成膜，得到基材薄膜； 步骤四，将以重量份计的羟丙甲纤维素3-6份、冰醋酸1-3份、白炭黑8-13份和氧化锆6-10份，加入到60-70份溶剂中，混合均匀，得到混合液； 步骤五，将步骤三得到的基材薄膜加热至80-90°C，然后浸入步骤四的混合液中，加热 并保持混合液温度为80-90°C，保持20-30分钟，将薄膜取出，然后在鼓风干燥箱中升温至 IOO-IHTC，保持90-120分钟，自然冷却至室温，得到锂离子电池用隔膜。2. 根据权利要求1所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，其特 征在于，步骤一中增塑剂为甲酰胺。3. 根据权利要求1所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，其特 征在于，步骤一中搅拌混合的转速为100-150转/分钟，搅拌时间20-30分钟。4. 根据权利要求1所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，其特 征在于，步骤二中搅拌的速度为80-100转/分钟。5. 根据权利要求1所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，其特 征在于，步骤三中挤出成膜的挤出温度为180-200 °C。6. 根据权利要求1所述的高孔隙率低离子导电率锂离子电池用隔膜的制备方法，其特 征在于，步骤四中的溶剂为N，N-二甲基丙烯酰胺。
【文档编号】H01M2/14GK105932201SQ201610362152
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】周江, 王正飞, 杨同兴, 马骁
【申请人】江苏深苏电子科技有限公司