CN104124412A - 干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按质量百分比：将75-93％的聚丙烯、0.1-8%的山梨醇、0.1-6%的增强材料、5-16%的油脂通过混料机组合后通过双螺杆挤出机挤出制成第一种颗粒料；将89-96％的低密度聚乙烯、1-12％的增强材料通过混料机组合后通过双螺杆挤出机挤出制成第二种颗粒料；将第一种颗粒料与第二种颗粒料按比例混合后通过挤出机制成膜；然后依次进行单向拉伸造孔；热定型；收卷；该方法生产的膜，最基本的性能即孔的均匀性非常好，也是膜最主要的合格指标；并且设备投资少，在同样产量的情况下，设备投资只是其他原理或制造方法的1/7,生产成本比较低；用在动力电池上非常好，可以大大降低电池成本和改善电池安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电池中隔膜的生产方法，具体涉及干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法。
背景技术
国内对锂离子电池隔膜的认识非常晚，是随着锂电在中国的建立才认识的。由于很多企业认识到这是一个利润，市场及前景都很大的一个新兴的产业，从而想涉足这一领域，但国外在这一技术领域采取的是对中国封锁的政策，国内技术界对其认识更为肤浅，还处于摸索阶段，至今无法造出质量完全合格的产品，此状况已引起从中央到地方各级政府及科研部门的关注。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题而提供一种干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，其能够解决目前隔膜造孔不均匀、批次不稳定、机器设备和工艺过分繁琐复杂问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：
步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为75-93％的聚丙烯（PP）、质量百分比为0.1-8%的山梨醇、质量百分比为0.1-6%的增强材料、质量百分比为5-16%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为89-96％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为1-12％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1：3到1：2混合构成混合料，再经过干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为160-220摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为90-130摄氏度，拉伸速率为20-60米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为200-600分钟，温度为90-130摄氏度。
现在采用简单无任何污染的干法工艺，其积极效果为：膜最基本的性能即孔的均匀性非常好，也是膜最主要的合格指标；并且设备投资少，在同样产量的情况下，设备投资只是其他原理或制造方法的1/7,生产成本比较低；而且可以制造聚乙烯或聚丙烯膜，聚丙烯膜用在动力电池上是非常好的，如果用聚乙烯或三层膜需要30微米的厚度，那么用聚丙烯膜25微米厚就行了，并且还可以大大降低电池成本和改善电池安全性。因为聚丙烯的闭孔温度比聚丙烯膜的闭孔温度高三十度。而国内还没有工厂掌握同时可以用低密度聚乙烯或聚丙烯制膜的方法。
此方法当中，原料聚丙烯和低密度聚乙烯通过山梨醇、油脂、超高分子量聚乙烯的作用，对原料进行了改性，可以弥补聚丙烯、低密度聚乙烯各自的性能缺陷，而且聚丙烯和低密度聚乙烯的抗穿刺的力学性能比较差，通过添加超高分子量聚乙烯能够显著提高隔膜的抗穿刺性能；因为聚丙烯的柔韧性比低密度聚乙烯要差，所以要二者按照1：3到1：2混合，可以显著提高隔膜的韧性，可有效的保证产品的质量。
具体实施方式
实施例1：该干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：
步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为75％的聚丙烯（PP）、质量百分比为8%的山梨醇、质量百分比为6%的增强材料、质量百分比为11%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为89％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为11％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1:3混合构成混合料，再经过干燥机的干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为160摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为90摄氏度，拉伸速率为20米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为200分钟，温度为90摄氏度。
实施例2：该干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为93％的聚丙烯（PP）、质量百分比为0.1%的山梨醇、质量百分比为0.1%的增强材料、质量百分比为6.8%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为96％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为4％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1:2混合构成混合料，再经过干燥机的干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为220摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为130摄氏度，拉伸速率为60米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为600分钟，温度为130摄氏度。
实施例3：该干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为80％的聚丙烯（PP）、质量百分比为6%的山梨醇、质量百分比为4%的增强材料、质量百分比为10%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为92％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为8％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1:3混合构成混合料，再经过干燥机的干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为200摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为100摄氏度，拉伸速率为40米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为400分钟，温度为100摄氏度。
实施例4：干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：
步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为85％的聚丙烯（PP）、质量百分比为5%的山梨醇、质量百分比为5%的增强材料、质量百分比为5%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为90％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为10％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1:3混合构成混合料，再经过干燥机的干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为210摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为120摄氏度，拉伸速率为30米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为300分钟，温度为120摄氏度。
实施例5：干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：
步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为90％的聚丙烯（PP）、质量百分比为1%的山梨醇、质量百分比为2%的增强材料、质量百分比为7%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为95％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为5％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1:2混合构成混合料，再经过干燥机的干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为190摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为110摄氏度，拉伸速率为50米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为500分钟，温度为110摄氏度。
制成后隔膜的厚度约为25微米，孔隙率在37-48%，透气性在350-400
在90摄氏度、两小时之内热收缩为纵向小于5%，横向小于0.5%，并且均可调。
实施例6：该干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为93％的聚丙烯（PP）、质量百分比为0.1%的山梨醇、质量百分比为0.1%的增强材料、质量百分比为6.8%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为96％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为4％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥机的干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1:2.5混合构成混合料，再经过干燥机的干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为220摄氏度。
所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为130摄氏度，拉伸速率为60米/每分钟，拉伸率为220%。
所述步骤五中热定型的时间为600分钟，温度为130摄氏度。
尽管已经参考优选实施例对本发明进行阐述，本领域技术人员应该理解，可以针对本发明进行不同的修改和变形而不脱离本发明的范围。
Claims (5)
1.一种干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，按照如下步骤进行：
步骤一：选择聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、山梨醇（C6H14O6）、油脂以及增强材料作为原料；
步骤二：将质量百分比为75-93％的聚丙烯（PP）、质量百分比为0.1-8%的山梨醇、质量百分比为0.1-6%的增强材料、质量百分比为5-16%的油脂通过混料机组合后，再经过干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第一种颗粒料；将质量百分比为89-96％的低密度聚乙烯（LDPE）、质量百分比为1-12％的增强材料通过混料机组合后，再经过干燥处理，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制成第二种颗粒料；
步骤三：将步骤二中的第一种颗粒料与第二种颗粒料按1：3到1：2混合构成混合料，再经过干燥处理之后将该混合料通过挤出机制成膜；
步骤四：单向拉伸造孔；
步骤五：热定型；
步骤六：收卷。
2.根据权利要求1所述的干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤一中的增强材料为超高分子量聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤三中通过挤出机时挤出温度为160-220摄氏度。
4.根据权利要求1所述的干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤四中单向拉伸造孔时的温度为90-130摄氏度，拉伸速率为20-60米/每分钟，拉伸率为220%。
5.根据权利要求1所述的干法单向拉伸制造锂电池隔膜的生产方法，其特征在于：所述步骤五中热定型的时间为200-600分钟，温度为90-130摄氏度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141029 |