一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池隔膜領域，特別是指應用于二次鋰離子電池的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝。
【背景技術】
[0002]近年，鋰離子電池在二次充電電池中的市場份額快速擴大，對上游材料的要求也越來越高，對電池隔膜的要求則是，進一步提高性能的一致性和逐步降低銷售價格。而傳統的干法拉伸隔膜，雖然在成本上有所降低，但一致性和超薄性比較差；傳統的濕法拉伸隔膜，在性能一致性上有改善，但價格仍然居高不下。
【發明內容】
[0003]為了能更好地滿足該領域市場的各項要求，本發明提出一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，解決目前鋰電池隔膜制造工藝復雜、成本高、一致性差的問題。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0005]一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，包括如下步驟:
[0006]I)將20_60wt.%的成膜材料和40_80wt.%的成孔劑通過雙螺桿擠出機高溫共混擠出，得到高溫片；
[0007]2)將步驟I)所述高溫片通過急冷方式成型，得到冷卻的基片；
[0008]3)將步驟2)得到的基片預熱后，進行雙向拉伸，形成帶有微孔結構的隔膜；
[0009]4)將步驟3)得到的帶有微孔結構的隔膜經過高溫熱定型后，得到產品多孔鋰電池隔膜，并收卷裝庫。
[0010]進一步的，所述成膜材料為聚乙烯材料；所述成孔劑為塑化劑。
[0011]進一步的，所述聚乙烯材料為HDPE或UHMffPE ;所述塑化劑為石油加氫輕餾分。
[0012]進一步的，所述HDPE的分子量為10-40萬；UHMWPE的分子量為50-200萬。
[0013]進一步的，所述步驟I)的雙螺桿擠出機高溫擠出溫度為150_230°C。
[0014]進一步的，所述步驟2)的急冷方式為通過冷輥、冷液快速冷卻成型，冷卻溫度從1800C以上冷卻至10-80°C，冷卻時間為5-40秒。
[0015]進一步的，所述冷輥為450-1000mm大直徑金屬輥，所述冷液為石油加氫輕餾分。
[0016]進一步的，所述步驟3)的預熱溫度為50_100°C ;所述步驟4)的高溫熱定型溫度為 120-130°C，時間為 5-200 秒。
[0017]進一步的，所述雙向拉伸的方式為先通過輥速比設置進行縱向4?10倍拉伸，再通過夾子進行橫向4?10倍拉伸；產線速度20?80m/min，寬度為4000?6000mm。
[0018]進一步的，所述雙向拉伸的方式為通過機械夾子同步進行縱向和橫向兩個方向的拉伸，縱向延伸倍率為4?6倍、橫向延伸倍率為4?10倍；產線速度20?80m/min，寬度為 4000 ?6000mm。
[0019]在各工序進行合理的塑化劑揮發處理，進行拉伸后，塑化劑全部揮發干凈，且經過熱定型，形成的孔隙率在25%?60%之間，孔徑大小在0.01?0.1um之間。揮發的塑化劑通過管道收集到焚燒爐進行燃燒，產生的熱量提供給生產線使用，減少污染，降低成本。此工藝因為材料便宜、工藝簡單、產能高，所以可以明顯降低生產成本。
[0020]本發明的有益效果有:
[0021]I)污染極低，形成的微孔結構均勻，各項指標滿足鋰電池隔膜性能的要求；
[0022]2)產能大，成本低，一條線的產能是現有工藝方法產能的4?20倍；
[0023]3)原材料便宜易得。
【具體實施方式】
[0024]下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]實施例1
[0026]一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，包括如下步驟:
[0027]I)將50wt.%分子量為10-40萬的HDPE和50wt.%的石油加氫輕餾分通過雙螺桿擠出機高溫共混擠出，擠出溫度為150-170°C，得到高溫片；
[0028]2)將步驟I)所述高溫片通過450mm直徑金屬輥的冷輥、石油加氫輕餾分的冷液快速冷卻成型的急冷方式成型，冷卻溫度從150°C以上冷卻至10°C以下，冷卻時間為20秒，得到冷卻的基片；
[0029]3)將步驟2)得到的基片以60°C預熱后，進行雙向拉伸，先通過輥速比設置進行縱向6.6倍拉伸，拉伸溫度為108°C，定型溫度65°C，產線速度為36m/min，冷卻后經過干燥和65°C預熱后，再通過夾子進行橫向6倍拉伸，拉伸溫度為90°C，拉伸過程塑化劑全部揮發完全并排至燃燒爐中進行燃燒，寬度為4000_，形成帶有微孔結構的隔膜；
[0030]4)將步驟3)得到的帶有微孔結構的隔膜經過120°C的60秒高溫熱定型后，得到產品多孔鋰電池隔膜，并收卷裝庫，收卷有效寬度達到3000mm，孔隙率為40%，孔徑大小為0.05umo
[0031]本實施例的有益效果有:
[0032]I)污染極低，形成的微孔結構均勻，各項指標滿足鋰電池隔膜性能的要求；
[0033]2)產能大，成本低，一條線的產能是現有工藝方法產能的4?20倍；
[0034]3)原材料便宜易得。
[0035]實施例2
[0036]一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，包括如下步驟:
[0037]I)將60wt.%分子量為50-200萬的UHMffPE和40wt.%的石油加氫輕餾分通過雙螺桿擠出機高溫共混擠出，擠出溫度為180-200°C，得到高溫片；
[0038]2)將步驟I)所述高溫片通過1000_直徑金屬輥的冷輥、石油加氫輕餾分的冷液快速冷卻成型的急冷方式成型，冷卻溫度從180°C以上冷卻至45°C以下，冷卻時間為5秒，得到冷卻的基片；
[0039]3)將步驟2)得到的基片以50°C預熱后，進行雙向拉伸，先通過輥速比設置進行縱向4倍拉伸，拉伸溫度為110°C，定型溫度65°C，產線速度為20m/min，冷卻后經過干燥和85°C預熱后，再通過夾子進行橫向10倍拉伸，拉伸溫度為95°C，拉伸過程塑化劑全部揮發完全并排至燃燒爐中進行燃燒，寬度為6000_，形成帶有微孔結構的隔膜；
[0040]4)將步驟3)得到的帶有微孔結構的隔膜經過126°C的10秒高溫熱定型后，得到產品多孔鋰電池隔膜，并收卷裝庫，收卷有效寬度達到5000mm，孔隙率為25%，孔徑大小為0.0lum0
[0041]本實施例的有益效果有:
[0042]I)污染極低，形成的微孔結構均勻，各項指標滿足鋰電池隔膜性能的要求；
[0043]2)產能大，成本低，一條線的產能是現有工藝方法產能的4?20倍；
[0044]3)原材料便宜易得。
[0045]實施例3
[0046]一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，包括如下步驟:
[0047]I)將20wt.%分子量為10-40萬的HDPE和80wt.%的石油加氫輕餾分通過雙螺桿擠出機高溫共混擠出，擠出溫度為210-230°C，得到高溫片；
[0048]2)將步驟I)所述高溫片通過700_直徑金屬輥的冷輥、石油加氫輕餾分的冷液快速冷卻成型的急冷方式成型，冷卻溫度從210°C以上冷卻至80°C以下，冷卻時間為40秒，得到冷卻的基片；
[0049]3)將步驟2)得到的基片以80°C預熱后，進行雙向拉伸，通過機械夾子同步進行縱向和橫向兩個方向的拉伸，縱向延伸倍率為5倍、橫向延伸倍率為7倍；產線速度80m/min，拉伸過程塑化劑全部揮發完全并排至燃燒爐中進行燃燒，寬度為5000_，形成帶有微孔結構的隔膜；
[0050]4)將步驟3)得到的帶有微孔結構的隔膜經過130°C的200秒高溫熱定型后，得到產品多孔鋰電池隔膜，并收卷裝庫，收卷有效寬度達到4000mm，孔隙率為60%，孔徑大小為
0.1um0
[0051]本實施例的有益效果有:
[0052]I)污染極低，形成的微孔結構均勻，各項指標滿足鋰電池隔膜性能的要求；
[0053]2)產能大，成本低，一條線的產能是現有工藝方法產能的4?20倍；
[0054]3)原材料便宜易得。
[0055]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟: 1)將20-60wt.%的成膜材料和40-80wt.%的成孔劑通過雙螺桿擠出機高溫共混擠出，得到高溫片； 2)將步驟I)所述高溫片通過急冷方式成型，得到冷卻的基片； 3)將步驟2)得到的基片預熱后，進行雙向拉伸，形成帶有微孔結構的隔膜； 4)將步驟3)得到的帶有微孔結構的隔膜經過高溫熱定型后，得到產品多孔鋰電池隔膜，并收卷裝庫。2.根據權利要求1所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述成膜材料為聚乙烯材料；所述成孔劑為塑化劑。3.根據權利要求2所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述聚乙烯材料為HDPE或UHMffPE ;所述塑化劑為石油加氫輕餾分。4.根據權利要求3所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述HDPE的分子量為10-40萬；UHMWPE的分子量為50-200萬。5.根據權利要求1所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述步驟I)的雙螺桿擠出機高溫擠出溫度為150-230°C。6.根據權利要求1所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述步驟2)的急冷方式為通過冷輥、冷液快速冷卻成型，冷卻溫度從180°C以上冷卻至10-80°C，冷卻時間為5-40秒。7.根據權利要求6所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述冷輥為450-1000mm大直徑金屬輥，所述冷液為石油加氫輕餾分。8.根據權利要求1所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述步驟3)的預熱溫度為50-100°C ;所述步驟4)的高溫熱定型溫度為120-130°C，時間為5-200秒。9.根據權利要求1所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述雙向拉伸的方式為先通過輥速比設置進行縱向4?10倍拉伸，再通過夾子進行橫向4?10倍拉伸；產線速度20?80m/min，寬度為4000?6000mm。10.根據權利要求1所述的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，其特征在于:所述雙向拉伸的方式為通過機械夾子同步進行縱向和橫向兩個方向的拉伸，縱向延伸倍率為4?6倍、橫向延伸倍率為4?10倍；產線速度20?80m/min，寬度為4000?6000mm。
【專利摘要】本發明公開了一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝，包括如下步驟：1)將20-60wt.％的成膜材料和40-80wt.％的成孔劑通過雙螺桿擠出機高溫共混擠出，得到高溫片；2)將步驟1)所述高溫片通過急冷方式成型，得到冷卻的基片；3)將步驟2)得到的基片預熱后，進行雙向拉伸，形成帶有微孔結構的隔膜；4)將步驟3)得到的帶有微孔結構的隔膜經過高溫熱定型后，得到產品多孔鋰電池隔膜，并收卷裝庫。本發明的一種新型多孔鋰電池隔膜的制備工藝有益效果有：1)污染極低，形成的微孔結構均勻，各項指標滿足鋰電池隔膜性能的要求；2)產能大，成本低，一條線的產能是現有工藝方法產能的4～20倍；3)原材料便宜易得。
【IPC分類】H01M2/14, H01M10/0525
【公開號】CN105655518
【申請號】
【發明人】韋育鮮, 洪偉
【申請人】浙江南洋經中新材料有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年9月7日