超薄聚烯烃隔膜和应用的制作方法

1.本发明属于锂电池隔膜材料领域，具体涉及一种超薄聚烯烃隔膜和应用。


背景技术：

2.随着锂离子电池向高能量密度、高倍率充放电、长循环方向发展，对聚烯烃隔膜的要求也越来越苛刻，其中，对隔膜的要求之一是超薄化，为高能量密度正极/负极提供更多的空间。
3.现有技术中，生产厚度低于7μm的超薄隔膜存在一定的技术障碍，容易出现膜面缺陷，并且有可能出现断膜现象，无法正常生产。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超薄聚烯烃隔膜和应用，得到的聚烯烃隔膜厚度≤7μm，并且膜面平整、良好，可连续工业化生产。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明提供了一种超薄聚烯烃隔膜，所述聚烯烃隔膜主要由聚乙烯组成，所述聚乙烯的mw为35万-50万，分子量分布≤8，在190℃及21.6kg下的熔融指数为0.4-5，熔点为134-139℃；
7.所述聚烯烃隔膜的制备包括以下步骤：
8.(1)将所述聚乙烯和塑化剂通过模头挤出，冷却以形成凝胶状片材；其中，挤出量控制在≤180kg/h，流延速度控制在≤15m/min，流延温度控制在≤30℃；
9.(2)对凝胶状片材先后进行纵向拉伸和横向拉伸；其中，纵向拉伸温度控制在≤110℃，横向拉伸温度控制在110-140℃之间，面拉比大于170倍。
10.作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，纵向拉伸比控制在5-10倍，横向拉伸比控制在12-20倍。
11.作为优选的技术方案，所述聚烯烃隔膜的厚度≤7μm。
12.本发明还提供了所述超薄聚烯烃隔膜作为电池隔膜的应用，一种电池包括正极、负极、电解质以及位于正极和负极之间的电池隔膜，所述电池隔膜包括所述的聚烯烃隔膜。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明筛选了特定分子量及熔融特性的聚乙烯材料，并且在加工过程中控制其挤出量以及拉伸温度和拉伸倍率，得到了厚度≤7μm的超薄聚烯烃隔膜，并且膜面平整、良好，可连续工业化生产。
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
16.实施例1：
17.a、配料熔融：称取聚乙烯粉料，该聚乙烯粉料的mw为40万，分子量分布6，在190℃及21.6kg下的熔融指数为3，熔点为135℃；然后将30wt％的聚乙烯粉料和70wt％的白油分别投入双螺杆中混合熔融，形成高温熔体；
18.b、模头挤出：物料在双螺杆中熔融成高温熔体，通过计量泵精确计量进入模头，高温熔体从模头狭缝口流出；
19.c、铸片冷却成型：高温熔体从模头狭缝口流出到激冷辊表面，急速冷却成型形成凝胶状片材；其中，挤出量控制在120kg/h，流延速度控制在10m/min，流延温度控制在25℃；
20.d、双向拉伸：将凝胶状片材先后进行纵向拉伸和横向拉伸，得到含油薄膜；其中，纵向“md”(模头挤出方向)拉伸比为10倍，纵向拉伸温度为100℃，横向“td”(与md方向垂直)拉伸比为18倍，横向拉伸温度为130℃；
21.e、萃取：将含油薄膜浸入含有二氯甲烷的萃取槽中，将白油萃取出来；
22.f、干燥：将萃取后的薄膜进入干燥箱内，萃取剂二氯甲烷挥发后得到干燥后的薄膜；
23.g、横拉扩幅：将干燥后的薄膜送入横拉机，加热后进行横拉扩幅，保证膜孔不收缩；
24.h、热定型：将横拉后的薄膜送入热定型装置，消除薄膜内部应力，提高隔膜热收缩性能，得到聚烯烃隔膜。
25.对比例1：
26.对比例1与实施例1不同之处在于：步骤a中，聚乙烯粉料的mw为60万，分子量分布10，在190℃及21.6kg下的熔融指数为7，熔点为132℃。
27.对比例2：
28.对比例2与实施例1不同之处在于：步骤d中，纵向拉伸比为5倍，纵向拉伸温度为120℃，横向拉伸比为10倍，横向拉伸温度为125℃。
29.将实施例1和对比例1-2得到的聚烯烃隔膜在相同的条件下进行性能测试，结果如表1所示。
30.表1隔膜性能测试结果对比情况
31.[0032][0033]
由表1的性能测试数据来看，实施例1选择了特定分子量及熔融特性的聚乙烯材料，并且在加工过程中控制其挤出量以及拉伸温度和拉伸倍率，得到了厚度≤7μm的超薄聚烯烃隔膜，并且膜面平整、良好，可连续工业化生产。对比例1选择了分子量更大、分子量分布更宽、熔指更大的聚乙烯，生产的隔膜有轻微条纹、亮斑、擦伤等，膜面有白点类似霉点，并且厚度均匀性差。对比例2的拉伸工艺与实施例1不同，仅得到16μm的隔膜，并且膜面有轻微水印、轻微膜面色差，并且连续断膜，无法正常生产。
[0034]
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。


技术特征：
1.一种超薄聚烯烃隔膜，其特征在于：所述聚烯烃隔膜主要由聚乙烯组成，所述聚乙烯的m
w
为35万-50万，分子量分布≤8，在190℃及21.6kg下的熔融指数为0.4-5，熔点为134-139℃；所述聚烯烃隔膜的制备包括以下步骤：(1)将所述聚乙烯和塑化剂通过模头挤出，冷却以形成凝胶状片材；其中，挤出量控制在≤180kg/h，流延速度控制在≤15m/min，流延温度控制在≤30℃；(2)对凝胶状片材先后进行纵向拉伸和横向拉伸；其中，纵向拉伸温度控制在≤110℃，横向拉伸温度控制在110-140℃之间，面拉比大于170倍。2.根据权利要求1所述超薄聚烯烃隔膜，其特征在于：所述步骤(2)中，纵向拉伸比控制在5-10倍，横向拉伸比控制在12-20倍。3.根据权利要求1或2所述超薄聚烯烃隔膜，其特征在于：所述聚烯烃隔膜的厚度≤7μm。4.一种电池，包括正极、负极、电解质以及位于正极和负极之间的电池隔膜，其特征在于：所述电池隔膜包括权利要求1至3任意一项所述的聚烯烃隔膜。

技术总结
本发明公开了一种超薄聚烯烃隔膜和应用，所述聚烯烃隔膜主要由聚乙烯组成，所述聚乙烯的M


技术研发人员：王志豪 陶晶 李伟 袁其振 杨影杰 陈强
受保护的技术使用者：重庆恩捷纽米科技股份有限公司
技术研发日：2020.08.31
技术公布日：2022/3/18