一種耐收縮電池隔膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電池隔膜，具體設(shè)及一種耐收縮電池隔膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電池在充放電過程中會產(chǎn)生大量的熱量，存在因隔膜烙斷或因隔膜收縮存導(dǎo)致電 池短路引起爆炸的危險。熱收縮率是與電池隔膜安全性密切相關(guān)的重要參數(shù)之一。電池隔 膜在充放電過程中產(chǎn)生的熱量會使隔膜受熱收縮，當(dāng)熱收縮率導(dǎo)致隔膜寬度減少時，可能 會因陰極、陽極與隔膜之間的空間狹窄而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。運(yùn)種情況在圓柱形或圓筒形 電池情況下更容易發(fā)生。
[0003] 為提高電池隔膜高溫時使用的穩(wěn)定性，現(xiàn)有技術(shù)報道通過添加聚-4-甲基-1-戊 締可W改善電池隔膜的高溫破膜溫度和熱收縮率，同時還可W減小聚乙締隔膜在溶劑萃取 過程中收縮程度。目前公開的采用聚-4-甲基-1-戊締來改善聚乙締隔膜性能的加料方式 主要有兩種，一種是將聚-4-甲基-1-戊締與聚乙締烙融塑化，然后將共混烙體加工成膜的 方式，如公開號為CN102267229A的發(fā)明專利、文獻(xiàn)《熱致相分離法制備聚乙締/聚（4-甲 基-1-戊締）共混微孔膜》等；另一種是將聚-4-甲基-1-戊締與聚乙締分別用兩臺擠出 機(jī)烙融塑化后，然后將聚-4-甲基-1-戊締烙體與聚乙締烙體共混后擠出成膜的方式，如公 開號為CN102956858A的發(fā)明專利。
[0004] 由于聚-4-甲基-1-戊締的烙點(diǎn)較高（通常大于200°C)，而聚乙締的烙點(diǎn)較低 (通常為13(TC左右），上述第一種直接將聚-4-甲基-1-戊締與聚乙締同時烙融的方法，因 在較高的加工溫度下長時間混煉，容易造成聚乙締分子鏈的降解，從而造成最終膜性能的 下降；而第二種用兩臺擠出機(jī)分別烙融聚-4-甲基-1-戊締和聚乙締的方法則需要兩臺擠 出設(shè)備，生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耐收縮電池隔膜及其制備方法。本發(fā)明所述 方法成本低、效率高，制得的電池隔膜收縮率較高、拉伸強(qiáng)度較高。
[0006] 本發(fā)明所述的耐收縮電池隔膜，該隔膜材料包括聚乙締混合物和聚-4-甲 基-1-戊締，W隔膜的質(zhì)量百分含量為基準(zhǔn)，所述聚乙締混合物的含量為75-90%，聚-4-甲 基-1-戊締的含量為10-25% ;其中：
[0007] 所述聚乙締混合物按質(zhì)量百分比計由40-85%的超高分子量聚乙締、0-40%的高 密度聚乙締和0-20%的線性低密度聚乙締組成，所述超高分子量聚乙締的重均分子量為 1Xl〇e-4X106,所述高密度聚乙締的重均分子量為3X104-6X105,所述線性低密度聚乙締 的重均分子量為1X104-6X104;
[0008] 所述聚-4-甲基-1-戊締的烙融指數(shù)為9-50g/10min。
[0009] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選選用重均分子量為lXl〇e-2. 5X106的超高分子量聚乙締、 重均分子量為8X104-6X105的高密度聚乙締W及重均分子量為1X10 4-4. 5X104的線性低 密度聚乙締。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述聚-4-甲基-1-戊締的烙點(diǎn)為215-230°C，優(yōu)選聚-4-甲 基-1-戊締的烙融指數(shù)為9-30g/10min。
[0011] 本發(fā)明還提供上述耐收縮電池隔膜的制備方法，包括W下步驟：
[0012] 1)取聚乙締混合物和抗氧劑混合均勻，得到混合物A，備用；
[0013]2)設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)料筒上溫控1區(qū)的溫度為170-230°C，溫控2區(qū)至溫控4區(qū)的 溫度均為210-300°C，溫控5區(qū)至溫控8區(qū)的溫度均為180-230°C;將聚-4-甲基-1-戊締、 抗氧劑和溶劑從料筒上的加料口加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混煉，當(dāng)上述經(jīng)混煉的物料進(jìn) 入到溫控5區(qū)時，將混合物A從溫控5區(qū)上的側(cè)加料口加入，與之前經(jīng)混煉的物料一同進(jìn)行 混煉，得到混合均勻的烙體；
[0014] 3)所得烙體經(jīng)鑄片、拉伸、萃取、干燥、熱定型工序，得到耐收縮電池隔膜。
[0015] 上述制備方法的步驟1)中，所述抗氧劑的加入量通常為聚乙締混合物和聚-4-甲 基-1-戊締總質(zhì)量的0. 05-0. 5%，優(yōu)選為0. 1-0. 5%。
[0016] 上述制備方法的步驟2)中，所述抗氧劑的加入量為聚乙締混合物和聚-4-甲 基-1-戊締總質(zhì)量的0. 05-0. 5%，優(yōu)選為0. 1-0. 5%。
[0017] 上述制備方法的步驟2)中，所述溶劑的加入量為聚乙締混合物、聚-4-甲 基-1-戊締W及溶劑的總質(zhì)量的50-80%。
[0018] 上述制備方法中，所述抗氧劑的選擇與現(xiàn)技術(shù)相同，具體可W是選自Ξ(2,4-二 叔下基苯基）亞憐酸醋、亞憐酸Ξ苯醋、β-(3, 5-二叔下基-4-徑基苯基）丙酸正十八碳 醇醋和[四β-(3,5-二叔下基-4-徑基苯基）丙酸]季戊四醇醋中的一種或兩種W上的 組合。當(dāng)抗氧劑為上述兩種W上的組合時，它們之間的配比為任意配比。
[0019] 上述制備方法中，所述的溶劑為聚締控的良溶劑，其選擇與現(xiàn)有技術(shù)相同，具體可 W是選自正己燒、液體石蠟、二甲苯、鄰苯二甲酸醋、四氨巧喃和甲醇中的一種或兩種W上 的組合。當(dāng)溶劑為上述兩種W上的組合時，它們之間的配比為任意配比。
[0020] 上述制備方法中，所述聚乙締混合物和聚-4-甲基-1-戊締的選擇及用量與前述 相同，在此不再詳述。
[0021] 上述制備方法中，雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速通常為80-300r/min，優(yōu)選控制在 150-230;r/min。
[0022] 上述制備方法中，所述的鑄片、拉伸、萃取、干燥及熱定型工序的操作均與現(xiàn)有技 術(shù)相同，在此不再詳述。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于：
[0024] 1、本發(fā)明將聚-4-甲基-1-戊締、抗氧劑和溶劑從雙螺桿擠出機(jī)料筒上的加料口 (即溫控第1區(qū)的前段）加入，再將混合物A(聚乙締混合物和抗氧劑的混合物）從同一臺雙 螺桿擠出機(jī)的側(cè)加料口（即溫控第5區(qū)）加入，僅用一臺擠出設(shè)備完成混合烙體（聚-4-甲 基-1-戊締烙體和聚乙締烙體）的制備，在降低生產(chǎn)成本的同時提高了生產(chǎn)效率；與現(xiàn)有技 術(shù)中使用單臺擠出機(jī)同時加料的方法相比，降低了聚-4-甲基-1-戊締和聚乙締混合物同 時混煉時間，避免了長時間高溫混煉導(dǎo)致聚乙締分子鏈降解并進(jìn)一步降低所得電池隔膜性 能的現(xiàn)象，從而使制得的電池隔膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度； 陽0巧]2、采用上述加料方式，在混合物A加入時，聚-4-甲基-1-戊締、抗氧劑和溶劑在 雙螺桿擠出機(jī)中已進(jìn)行了一定時間（從溫控1區(qū)至溫控4區(qū)）的混煉，配合特定的各溫控 區(qū)域溫度的設(shè)置，使得在溫控4區(qū)已經(jīng)獲得聚-4-甲基-1-戊締烙體，之后通過側(cè)加料口加 入的聚乙締混合物和抗氧劑可迅速且完全地烙融，使得從料筒出口獲得聚-4-甲基-1-戊 締烙體和聚乙締烙體的混合烙體；另一方面，由于聚-4-甲基-1-戊締烙體的固含量和粘度 較小，從而可W保證聚-4-甲基-1-戊締烙體與聚乙締混合物的混合均勻，同時還不存在高 粘度烙體在側(cè)加料口加料時因烙體膨脹而在側(cè)加料口溢出的問題；
[00%] 3、本發(fā)明采用特殊配比、料筒分區(qū)控溫W及物料采用不同順序和位置加入的方式 結(jié)合，使制得的電池隔膜在具有較好收縮率的同時還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明所述方法中向雙螺桿擠出機(jī)料筒中加料的示意圖。
[0028] 圖中標(biāo)號為：
[0029] 1第一喂料器；2計量累；3第二喂料器；4加料口；5料筒；6側(cè)加料口。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述，W更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，但 本發(fā)明并不限于W下實(shí)施例。
[0031]圖1為本發(fā)明所述方法中向雙螺桿擠出機(jī)料筒5中加料的示意圖。如圖1所示， 在雙螺桿擠出機(jī)的料筒5的上方分別設(shè)置有第一喂料器1和第二喂料器3,其中第一喂料器 1的出口正對于料筒5上的加料口 4(即溫控1區(qū)的前段），第二喂料器3出口正對于料筒 5的側(cè)加料口 6 (即溫控5區(qū)），溶劑通過計量累2累入加料口 4。所述用于制備聚-4-甲 基-1-戊締烙體所需的聚-4-甲基-1-戊締和抗氧劑從第一喂料器1加入到料筒5上的加 料口 4中，所需的溶劑通過計量累2累入加料口 4中；用于制備聚乙締烙體所需的聚乙締混 合物和抗氧劑從第二喂料器3加入到料筒5上的側(cè)加料口 6中。 陽0巧實(shí)施例1
[0033] 1)取聚乙締混合物4. 8kg和β-(3, 5-二叔下基-4-徑基苯基）丙酸正十八碳醇醋 0. 024kg用高速混合機(jī)混合均勻，得到混合物Α，并將混合物A置于第二喂料器的加料斗中； 其中聚乙締混合物由2. 7kg的超高分子量聚乙締（重均分子量1. 5X106、烙點(diǎn)為163°C)、 1. 5kg的高密度聚乙締（重均分子量4.OX105、烙點(diǎn)135°C)和0. 6kg的線性低密度聚乙締 (重均分子量2. 0X104、烙點(diǎn)122°C)組成；
[0034] 2)設(shè)置雙螺桿擠出機(jī)料筒上溫控1區(qū)的溫度為210。溫控2區(qū)至溫控4區(qū)的溫度 均為235°C，溫控5區(qū)至溫控8區(qū)的溫度均為210°C;取烙點(diǎn)為222°C、烙融指數(shù)為21g/10min 的聚-4-甲基-1-戊締1. 2kg和Ξ(2,4-二叔下基苯基）亞憐酸醋0. 03kg置于第一喂料 器的加料斗中并向料筒上的加料口中進(jìn)料，同時將液體石蠟14kg經(jīng)計量累累入料筒上的 加料口中開始混煉，當(dāng)上述經(jīng)混煉的物料進(jìn)入