用于形成电池隔离膜的聚合物组合物.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010614005.5

申请日:

20101230

公开号:

CN102199320A

公开日:

20110928

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

C08L23/06,C08J9/28,H01M2/16

主分类号:

C08L23/06,C08J9/28,H01M2/16

申请人:

上海恩捷新材料科技股份有限公司

发明人:

邓斌,高翔,李晓华,李晓明

地址:

201300 上海市浦东新区沪南公路9356弄28号汇展中心1102室

优先权:

CN201010614005A

专利代理机构:

上海专利商标事务所有限公司

代理人:

朱黎明

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内容摘要

公开了一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,它包括:(a)分子量为1.5×106-7.5×106的超高分子量聚乙烯和密度为0.945g/cm3以上的高密度聚乙烯的混合物,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为1∶1-20;(b)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,500-2000重量份的成孔剂;和(c)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,0.5-20份抗氧化剂。

权利要求书

1.一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,它包括:(a)分子量为1.5×10-7.5×10的超高分子量聚乙烯和密度为0.945g/cm以上的高密度聚乙烯的混合物,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为1∶1-20;(b)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,500-2000重量份的成孔剂;和(c)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,0.5-20份抗氧化剂。 2.如权利要求1所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于所述超高分子量聚乙烯的分子量较好为2.5×10-6.5×10、更好为3.5×10-5.5×10、最好为4.5×10-5.0×10。 3.如权利要求1所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于所述所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为1∶2-15、更好为1∶5-10。 4.如权利要求1所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于所述所述成孔剂选自矿物油、C烷烃、C脂族羧酸、C脂族羧酸C烷酯和C卤代烷烃。 5.如权利要求4所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于所述C烷烃选自萘烷、癸烷、十一烷、十二烷;所述C脂族羧酸选自庚烷、癸酸、十一碳酸、十二碳酸;所述C脂族羧酸C烷酯选自癸酸甲酯、癸酸乙酯、癸酸丙酯、癸酸正丁酯、十一碳酸甲酯、十一碳酸乙酯、十一碳酸丙酯、十一碳酸正丁酯、十二碳酸甲酯、十二碳酸乙酯、十二碳酸丙酯、十二碳酸正丁酯;所述C卤代烷烃选自二氯乙烷、二氯丙烷、氟氯乙烷、氟氯丙烷。 6.如权利要求1所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于,按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,它含有800-1800重量份的成孔剂、较好含有1000-1600重量份的成孔剂。 7.如权利要求1所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于所述抗氧化剂选自4,4-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、二丁基羟基甲苯、亚磷酸酯、特丁基对苯二酚。 8.如权利要求7所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于所述二丁基羟基甲苯选自3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯或者2,6-二叔丁基对甲酚。 9.如权利要求1所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,其特征在于,按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,它含有0.8-18份抗氧化剂、较好含有1.5-16份抗氧化剂、更好含有2-12份抗氧化剂。 10.如权利要求1-9中任一项所述的组合物在用于制备锂离子电池隔离膜中的用途。

说明书



技术领域

本发明涉及一种用于形成电池隔离膜(尤其是锂离子电池隔离膜)的聚合物组合物,用本发明组合物形成的电池隔离膜具有优良的综合性能,例如,用本发明组合物形成的电池隔离膜具有低的平均孔径、更均匀的孔径分布、合适的闭孔温度、膜破温度、良好的孔隙率和膜强度等。

背景技术

电池隔离膜是电池的主要材料之一,其作用是将电池内部的阳极和阴极隔开以免短路,并且也要使离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移,形成电流,还要在电池工作出现异常情况时关闭离子通道,切断电流以确保电池安全。

电池隔离膜又称为电池隔膜,其主要性能包括厚度、空隙率、孔径、孔径分布、强度、闭孔温度与膜破温度等等。电池隔离膜的强度主要用拉伸强度和刺穿强度表征:拉伸强度表征了电池隔离膜在较大的外部应力作用下,隔离膜本身能保证不破膜,保持隔离膜的完整性时能承受的最大拉伸力;由于正负极材料间仅用隔离膜隔开,而正负极材料又是不平整的,因此不平整的电极材料又会刺穿电池隔离膜,刺穿强度表征电池隔离膜耐刺穿的性能。

电池隔离膜的一个作用是使离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移,形成电流。但是为了防止电池过热产生例如爆炸等危险,要求该隔离膜中的微孔在温度上升至一定的程度后发生熔融闭合,以隔绝离子通过。因此,本领域将电池隔离膜的微孔发生熔融闭合以隔绝离子通过的温度称为闭孔温度。

电池隔离膜的膜破温度是指当达到所述闭孔温度后,隔离膜的温度继续上升直至发生隔离膜熔断破裂,本领域将隔离膜发生熔融断裂的温度称为膜破温度。

因此本领域要求电池隔离膜的闭孔温度与膜破温度之间保证有足够的温度区间,以便在温度达到隔离膜的闭孔温度后发生温度惯性上升时电池隔离膜能具有足够的温度缓冲空间,不发生膜破裂。现有的电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的差值一般为30-40℃。但是,从安全性考虑,需要进一步提升电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的差值。

此外,对电池隔离膜而言,由于需要确保离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移以形成电流,因此需要具有一定的空隙率,但是空隙率的升高不可避免地会导致隔离膜的强度下降,从而影响电池的可靠性。另外,已知电解液的浸润性与孔径和孔径分布有关:通常,在孔径不是非常大的情况下,孔径分布越均匀,则电解液的浸润性就越好。浸润性直接影响离子迁移的阻力,浸润性越好,则离子通过隔离膜进行迁移的阻力就越小,电池的内阻就越小,电池的电流密度就有更大的提高余地,电池的循环性能也越好。

最终电池隔离膜的孔隙率、孔径、孔径分布和拉伸强度取决于多种因素,例如用于制造电池隔离膜的材料和电池隔离膜的制造工艺,但是主要取决于其材料。为获得具有令人满意的孔隙率、孔径、孔径分布和拉伸强度的电池隔离膜,现有技术提出了各种不同的电池隔离膜及其制造方法。

例如,作为PCT中国国家阶段的CN 1954447A公开了一种适用于锂电池的改进的隔离膜系统,它包括厚度为5-175微米、孔隙率为30-95%的微孔膜,该微孔膜由85-95重量%的最低平均分子量为1×106的超高分子量聚乙烯和5-15重量%的平均粒径为0.001-1微米的氧化钛微粒填料构成。该现有技术文献的一个较好实例提到其电池隔离膜含有1-90重量%的超高分子量聚乙烯、1-90重量%的低分子量聚乙烯和1-90重量%的二氧化钛。并且它还提到在其它实施方式中,可以用高密度聚乙烯、或者两或三种超高分子量聚乙烯(分子量不同)和高密度聚乙烯的混合物、或者其它聚烯烃、聚烯烃共聚物或其衍生物代替超高分子量聚乙烯,并可以其它合适和性能提高的稳定金属氧化物填料代替二氧化钛填料。换句话说,CN 1954447A提到用于制造其电池隔离膜的材料可以是如下几种:

(i)超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯和氧化钛微粒填料;

(ii)高密度聚乙烯、、低分子量聚乙烯和氧化钛微粒填料;

(iii)两或三种超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的混合物、低分子量聚乙烯和氧化钛微粒填料;

(iv)....

在其实施例中,CN 1954447A实施了两组技术方案,即超高分子量聚乙烯和二氧化钛的组合和超高分子量聚乙烯、低分子量聚乙烯和二氧化钛的组合。如其表1所示,CN 1954447A证明其技术方案制得的隔离膜具有51-74%的孔隙率、和平均1微米的孔径。

虽然CN 1954447A制得电池隔离膜能基本满足要求,但是这种隔离膜的性能,尤其是平均孔径和孔径分布仍具有改进的余地,以便进一步改进其作为电池隔离膜的电解液浸润性。

因此,本发明的一个发明目的是提供一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,用这种聚合物组合物形成的电池隔离膜具有改进的电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的差值、改进的强度、平均孔径和孔径分布,从而有利于改进其作为电池隔离膜的电解液浸润性,改进含该电池隔离膜的电池的电流密度并有利于提高该电池的使用寿命和可靠性。

发明内容

本发明的一个发明目的是提供一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,用这种组合物形成的电池隔离膜具有改进的电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的差值、改进的强度、平均孔径和孔径分布,从而有利于改进其作为电池隔离膜的电解液浸润性,改进含该电池隔离膜的电池的电流密度并有利于提高该电池的使用寿命和可靠性。

因此,本发明的一个方面涉及一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物,它包括:

(a)分子量为1.5×106-7.5×106的超高分子量聚乙烯和密度为0.945g/cm3以上的高密度聚乙烯的混合物,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为1∶1-20;

(b)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,500-2000重量份的成孔剂;和

(c)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,0.5-20份抗氧化剂。

本发明的另一方面涉及本发明所述的组合物在用于制备锂离子电池隔离膜中的用途。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明,附图中:

图1是本发明聚合物组合物形成的电池隔离膜的显微照片;

图2是现有的电池隔离膜的显微照片。

具体实施方式

本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物包括分子量为1.5×106-7.5×106道尔顿的超高分子量聚乙烯。该超高分子量聚乙烯的分子量较好为2.5×106-6.5×106道尔顿、更好为3.5×106-5.5×106道尔顿、最好为4.5×106-5.0×106道尔顿。

适用的超高分子量聚乙烯可从市场上购得,例如它可以购自中石油兰州石化公司。

本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物还包括高密度聚乙烯。在本发明的一个实例中,所述高密度聚乙烯是密度为0.945g/cm3以上的高密度聚乙烯。按ASTM D 1248测定,该高密度聚乙烯的密度宜为0.945g/cm3-1.3g/cm3,较好为0.96g/cm3-1.2g/cm3、更好为0.98g/cm3-1.1g/cm3。

适用的高密度聚乙烯也可以从市场上购得,例如它可以购自中石油兰州石化公司。

本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为1∶1-20、较好为1∶2-15、更好为1∶5-10。如果所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比超过1∶20,则用该组合物形成的隔离膜的孔隙率会降低、孔径变大、纵向和横向的拉伸强度均会下降并且热收缩率变大。另外,如果所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比小于1∶1,则孔隙率下降、孔径变大、横向拉伸强度减小并且热收缩率变大。

本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中还可含有各种添加剂。按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,所述组合物还含有500-2000重量份的成孔剂。适用的成孔剂的非限定性例子有,例如:

矿物油,如CAS:8020-83-5、8042-47-5;

C6-15烷烃,如萘烷、癸烷、十一烷、十二烷;

脂肪酸,如C8-15脂族羧酸,例如庚烷、癸酸、十一碳酸、十二碳酸;

脂肪酸烷酯,如C8-15脂族羧酸C1-4烷酯,例如癸酸甲酯、癸酸乙酯、癸酸丙酯、癸酸正丁酯、十一碳酸甲酯、十一碳酸乙酯、十一碳酸丙酯、十一碳酸正丁酯、十二碳酸甲酯、十二碳酸乙酯、十二碳酸丙酯、十二碳酸正丁酯;

C2-6卤代烷烃,如二氯乙烷、二氯丙烷、氟氯乙烷、氟氯丙烷。

较好的是,所述成孔剂是矿物油CAS 8020-83-5或CAS 8042-47-5,它可以购自中石油兰州石化集团。

在本发明的一个较好实例中,按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,所述组合物含有800-1800重量份的成孔剂、较好含有1000-1600重量份的成孔剂。

按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中还含有0.5-20份抗氧化剂。抗氧化剂的作用是防止聚乙烯成分的热降级或氧化降级。

适用的抗氧化剂的非限定性例子有,例如4,4-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、二丁基羟基甲苯、亚磷酸酯、特丁基对苯二酚等。

适用的二丁基羟基甲苯的非限定性例子有,例如3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯或者2,6-二叔丁基对甲酚。

在本发明的一个较好实例中,按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计,所述用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中含有0.8-18份抗氧化剂、较好含有1.5-16份抗氧化剂、更好含有2-12份抗氧化剂。

可以采用本领域已知的任何常规方法用本发明组合物制造电池隔离膜。在本发明的一个较好实例中,采用热致相分离(TIPS)方法制造隔离膜,该方法包括如下步骤:

(a)在高温下将聚合物组合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中形成均相液;

(b)降温冷却,使溶液产生液-固相分离或液-液相分离,随后成膜;

(c)用挥发性试剂将所述高沸点溶剂萃取出来,经过干燥获得具有结构形状的高分子微孔膜。

在本发明的另一个较好实例中,所述方法还包括在溶剂萃取前包括对形成的膜进行单向或双向拉伸的步骤,并在萃取后进行定型处理并收卷成膜。

在本发明的另一个较好实例中,所述方法还包括在萃取后对膜进行拉伸的步骤。用这种方法生产的超高分子量PE微孔膜具有良好的机械性能。

在本发明的一个较好实例中,所述成膜步骤包括熔融挤出、膜片成型、双向拉伸、一次切边、萃取洗涤、烘干、二次拉伸、切边、收卷及分切等步骤。

图2是现有的市售电池隔离膜的显微照片。图1是用本发明聚合物组合物形成的电池隔离膜的显微照片,比较该两个显微照片可见,用本发明聚合物组合物形成的电池隔离膜具有更均匀的孔径分布;同时也可以看出,本发明聚合物组合物形成的电池隔离膜具有更大的便于锂离子通过的有效面积和通道。

用本发明组合物形成的电池隔离膜具有0.36-0.5微米之间的平均孔径和均匀的孔径分布,结果这种电池隔离膜能够与电解液良好浸润,从而降低电池内阻,提高电池的循环性能。另外,用本发明组合物形成的电池隔离膜能将隔离膜的孔隙率合理地控制在45-50%之间,从而有利地兼顾了隔离膜强度的要求。

此外,用本发明组合物制得的隔离膜的闭孔温度和膜破温度的温差在50℃以上,而现有的电池隔离膜的闭孔温度和膜破温度的温差在40℃左右,因此用本发明组合物形成的隔离膜能制造具有更高安全性的电池。

最后,用本发明组合物制得的隔离膜的刺穿强度在510-550克之间,从而使该膜具有更高的强度,对不同的电极具有更高的适应性,并具有延长的使用寿命。

本发明组合物适合于制造锂离子电池的隔离膜。

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例

试验方法和设备

1.厚度

采用德国马尔薄膜测厚仪(1216+1301)测定(GBT+6672-2001+塑料薄膜与薄片厚度的测定+机械测量法)

2.电阻

采用万用表在隔离膜相距10cm的两个点上测得,采用的结果为不同的测量点上10次测定的平均值。

3.透过率

采用Gurley透气度测试仪4110根据GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法进行测定。

4.开孔率

采用康塔PoreMaster-33全自动压汞仪测定。

5.孔径

采用UV-3200大屏幕扫描型紫外可见分光光度计测定。

6.收缩率

在状态调节环境下测量试样原始长度尺寸;

将试样板放置于120℃±2℃烘箱中的不锈刚架上,加热5分钟后取出,冷却到试验环境温度;

在状态调节环境下测量试验后试样长度尺寸。

计算和试验结果表示

尺寸变化率S按下公式计算:

S=L0-L1L0×100%]]>

L0:试验后样条的尺寸;

L1:试验前样条的尺寸。

7.刺穿强度

采用上海倾技QJ210A万能试验机根据GB/T 2679.7纸板戳穿强度进行测定。

8.拉伸强度

采用上海倾技QJ210A万能试验机根据ASTM d882-2002塑料薄片的拉伸标准测试方法进行测定。

9.闭孔温度

整个薄膜样品固定在不锈刚架上,放置于已经加热到预设温度的烘箱内两分钟,取出样品冷却,再用上述方法测量其气体透过率。将透气率下降5%时的温度取为闭孔温度。

10.膜破温度

整个薄膜样品固定在不锈刚架上,放置于已经加热到预设温度的烘箱内两分钟,取出样品观察其随后发生变形(例如收缩)。将最高发生变形时的温度作为其膜破温度。

实施例1

将120克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、100克分子量为200万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、1克抗氧化剂2,6叔丁基-4-甲基苯酚和2000克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以55转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物。

随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用二氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

上述电池隔离膜的显微照片如图1所示。

实施例2

将220克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、100克分子量为800万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、1.2克抗氧化剂2,6叔丁基-4-甲基苯酚和2200克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以50转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物。

随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用二氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

实施例3

将520克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、100克分子量为300万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、1.5克抗氧化剂2,6叔丁基-4-甲基苯酚和3500克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以50转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物。

随后采用四氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

实施例4

将520克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、100克分子量为300万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、1.5克抗氧化剂2,6叔丁基-4-甲基苯酚和3500克粘度等级为45号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以50转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物。

随后采用四氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

实施例5

将520克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、100克分子量为300万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、0.5克2,6叔丁基-4-甲基苯酚、0.5克4,4-硫代双(6-叔丁基间苯酚)和0.5克亚磷酸酯形成的混合氧化剂和3500克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以50转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物。

随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

比较例1

将2500克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、100克分子量为200万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、1克抗氧化剂2,6叔丁基-4-甲基苯酚和2000克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以55转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物。

随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

比较例2

将100克密度为2×106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、500克分子量为200万的超高分子量聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、1克抗氧化剂2,6叔丁基-4-甲基苯酚和2000克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5,购自兰州石化公司)加入连续配料加料釜中,以55转/分的速度搅拌,将原料混合均匀。

将混和物连续加入双螺杆挤出机;在120℃条件下,所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中,再由双螺杆挤出机以200转/分的速度连续挤出;混和物连续输入到狭缝模头内;混和物通过狭缝模头挤到流延冷却辊,在80℃条件下流延成带状物;随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油;在120℃条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜;接着采用二氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面的矿物油;同时用纯净水清洗所制的薄膜;在120℃条件下,进行热定型15分钟;将薄膜以20米/分的速度收卷,得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜,结果如下:

由以上的试验结果可见,当组合物中高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的含量比在本发明的范围内时,制得的隔离膜的孔径在0.4-0.48微米之间,而当该含量范围在本发明的范围之外时,其平均孔径在0.8-0.9微米之间,明显高于本发明组合物制得的隔离膜的平均孔径。

此外,当组合物中高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的含量比在本发明的范围内时,制得的隔离膜的闭孔温度和膜破温度的温差在50℃以上,而当该含量范围在本发明的范围之外时,其闭孔温度和膜破温度的温差区间明显减小,为40℃左右,不利于隔离膜的安全保护性能。

另外,用本发明组合物制得的隔离膜的刺穿强度在510-550克之间,而比较例组合物制得的隔离膜的刺穿强度最高不超过460克,并且无论是纵向还是横向拉伸强度均有明显下降。

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1、(10)申请公布号 CN 102199320 A (43)申请公布日 2011.09.28 CN 102199320 A *CN102199320A* (21)申请号 201010614005.5 (22)申请日 2010.12.30 C08L 23/06(2006.01) C08J 9/28(2006.01) H01M 2/16(2006.01) (71)申请人 上海恩捷新材料科技股份有限公司 地址 201300 上海市浦东新区沪南公路 9356 弄 28 号汇展中心 1102 室 (72)发明人 邓斌 高翔 李晓华 李晓明 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代。

2、理人 朱黎明 (54) 发明名称 用于形成电池隔离膜的聚合物组合物 (57) 摘要 公开了一种用于形成电池隔离膜的聚合物组 合物, 它包括 : (a)分子量为1.5106-7.5106的 超高分子量聚乙烯和密度为0.945g/cm3以上的高 密度聚乙烯的混合物, 所述超高分子量聚乙烯和 高密度聚乙烯的重量比为 1 1-20 ; (b) 按所述 超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 500-2000重量份的成孔剂 ; 和(c)按所述超 高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份 计, 0.5-20 份抗氧化剂。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局。

3、 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 12 页 附图 1 页 CN 102199324 A1/1 页 2 1. 一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 它包括 : (a) 分子量为 1.5106-7.5106的超高分子量聚乙烯和密度为 0.945g/cm3以上的高 密度聚乙烯的混合物, 所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为 1 1-20 ; (b) 按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 500-2000 重量份的 成孔剂 ; 和 (c)按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计, 0.5-20份抗氧化剂。 2. 如权利要求 1 所述的用。

4、于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于所述超 高分子量聚乙烯的分子量较好为 2.5106-6.5106、 更好为 3.5106-5.5106、 最好为 4.5106-5.0106。 3. 如权利要求 1 所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于所述所述超 高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为 1 2-15、 更好为 1 5-10。 4. 如权利要求 1 所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于所述所述成 孔剂选自矿物油、 C6-15烷烃、 C8-15脂族羧酸、 C8-15脂族羧酸 C1-4烷酯和 C2-6卤代烷烃。 5. 如权利要求 4 所述的用于形成电池隔离膜。

5、的聚合物组合物, 其特征在于所述 C6-15烷 烃选自萘烷、 癸烷、 十一烷、 十二烷 ; 所述 C8-15脂族羧酸选自庚烷、 癸酸、 十一碳酸、 十二碳 酸 ; 所述 C8-15脂族羧酸 C1-4烷酯选自癸酸甲酯、 癸酸乙酯、 癸酸丙酯、 癸酸正丁酯、 十一碳酸 甲酯、 十一碳酸乙酯、 十一碳酸丙酯、 十一碳酸正丁酯、 十二碳酸甲酯、 十二碳酸乙酯、 十二 碳酸丙酯、 十二碳酸正丁酯 ; 所述 C2-6卤代烷烃选自二氯乙烷、 二氯丙烷、 氟氯乙烷、 氟氯丙 烷。 6. 如权利要求 1 所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于, 按所述超 高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 10。

6、0 份计, 它含有 800-1800 重量份的成孔剂、 较 好含有 1000-1600 重量份的成孔剂。 7. 如权利要求 1 所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于所述抗氧化 剂选自 4, 4- 硫代双 (6- 叔丁基间甲酚 )、 2, 6- 二叔丁基 -4- 甲基苯酚、 二丁基羟基甲苯、 亚 磷酸酯、 特丁基对苯二酚。 8. 如权利要求 7 所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于所述二丁基 羟基甲苯选自 3, 5- 二叔丁基 -4- 羟基甲苯或者 2, 6- 二叔丁基对甲酚。 9. 如权利要求 1 所述的用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 其特征在于, 按所述超。

7、 高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 它含有 0.8-18 份抗氧化剂、 较好含有 1.5-16 份抗氧化剂、 更好含有 2-12 份抗氧化剂。 10. 如权利要求 1-9 中任一项所述的组合物在用于制备锂离子电池隔离膜中的用途。 权 利 要 求 书 CN 102199320 A CN 102199324 A1/12 页 3 用于形成电池隔离膜的聚合物组合物 技术领域 0001 本发明涉及一种用于形成电池隔离膜(尤其是锂离子电池隔离膜)的聚合物组合 物, 用本发明组合物形成的电池隔离膜具有优良的综合性能, 例如, 用本发明组合物形成的 电池隔离膜具有低的平均孔径、 更均匀的孔。

8、径分布、 合适的闭孔温度、 膜破温度、 良好的孔 隙率和膜强度等。 背景技术 0002 电池隔离膜是电池的主要材料之一, 其作用是将电池内部的阳极和阴极隔开以免 短路, 并且也要使离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移, 形成电流, 还要在电池工作出 现异常情况时关闭离子通道, 切断电流以确保电池安全。 0003 电池隔离膜又称为电池隔膜, 其主要性能包括厚度、 空隙率、 孔径、 孔径分布、 强 度、 闭孔温度与膜破温度等等。 电池隔离膜的强度主要用拉伸强度和刺穿强度表征 : 拉伸强 度表征了电池隔离膜在较大的外部应力作用下, 隔离膜本身能保证不破膜, 保持隔离膜的 完整性时能承受的最大拉伸力 。

9、; 由于正负极材料间仅用隔离膜隔开, 而正负极材料又是不 平整的, 因此不平整的电极材料又会刺穿电池隔离膜, 刺穿强度表征电池隔离膜耐刺穿的 性能。 0004 电池隔离膜的一个作用是使离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁移, 形成电 流。但是为了防止电池过热产生例如爆炸等危险, 要求该隔离膜中的微孔在温度上升至一 定的程度后发生熔融闭合, 以隔绝离子通过。 因此, 本领域将电池隔离膜的微孔发生熔融闭 合以隔绝离子通过的温度称为闭孔温度。 0005 电池隔离膜的膜破温度是指当达到所述闭孔温度后, 隔离膜的温度继续上升直至 发生隔离膜熔断破裂, 本领域将隔离膜发生熔融断裂的温度称为膜破温度。 000。

10、6 因此本领域要求电池隔离膜的闭孔温度与膜破温度之间保证有足够的温度区间, 以便在温度达到隔离膜的闭孔温度后发生温度惯性上升时电池隔离膜能具有足够的温度 缓冲空间, 不发生膜破裂。现有的电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的差值一般为 30-40。但是, 从安全性考虑, 需要进一步提升电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的 差值。 0007 此外, 对电池隔离膜而言, 由于需要确保离子能顺畅地通过隔离膜在两极之间迁 移以形成电流, 因此需要具有一定的空隙率, 但是空隙率的升高不可避免地会导致隔离膜 的强度下降, 从而影响电池的可靠性。另外, 已知电解液的浸润性与孔径和孔径分布有关 : 通常, 在孔。

11、径不是非常大的情况下, 孔径分布越均匀, 则电解液的浸润性就越好。浸润性直 接影响离子迁移的阻力, 浸润性越好, 则离子通过隔离膜进行迁移的阻力就越小, 电池的内 阻就越小, 电池的电流密度就有更大的提高余地, 电池的循环性能也越好。 0008 最终电池隔离膜的孔隙率、 孔径、 孔径分布和拉伸强度取决于多种因素, 例如用于 制造电池隔离膜的材料和电池隔离膜的制造工艺, 但是主要取决于其材料。为获得具有令 人满意的孔隙率、 孔径、 孔径分布和拉伸强度的电池隔离膜, 现有技术提出了各种不同的电 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A2/12 页 4 池隔离膜及其制造。

12、方法。 0009 例如, 作为 PCT 中国国家阶段的 CN 1954447A 公开了一种适用于锂电池的改进 的隔离膜系统, 它包括厚度为 5-175 微米、 孔隙率为 30-95的微孔膜, 该微孔膜由 85-95 重量的最低平均分子量为 1106的超高分子量聚乙烯和 5-15 重量的平均粒径为 0.001-1 微米的氧化钛微粒填料构成。该现有技术文献的一个较好实例提到其电池隔离膜 含有 1-90 重量的超高分子量聚乙烯、 1-90 重量的低分子量聚乙烯和 1-90 重量的二 氧化钛。 并且它还提到在其它实施方式中, 可以用高密度聚乙烯、 或者两或三种超高分子量 聚乙烯(分子量不同)和高密度聚。

13、乙烯的混合物、 或者其它聚烯烃、 聚烯烃共聚物或其衍生 物代替超高分子量聚乙烯, 并可以其它合适和性能提高的稳定金属氧化物填料代替二氧化 钛填料。换句话说, CN 1954447A 提到用于制造其电池隔离膜的材料可以是如下几种 : 0010 (i) 超高分子量聚乙烯、 低分子量聚乙烯和氧化钛微粒填料 ; 0011 (ii) 高密度聚乙烯、 、 低分子量聚乙烯和氧化钛微粒填料 ; 0012 (iii) 两或三种超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的混合物、 低分子量聚乙烯和 氧化钛微粒填料 ; 0013 (iv). 0014 在其实施例中, CN 1954447A 实施了两组技术方案, 即超高分子量聚。

14、乙烯和二氧 化钛的组合和超高分子量聚乙烯、 低分子量聚乙烯和二氧化钛的组合。如其表 1 所示, CN 1954447A 证明其技术方案制得的隔离膜具有 51-74的孔隙率、 和平均 1 微米的孔径。 0015 虽然 CN 1954447A 制得电池隔离膜能基本满足要求, 但是这种隔离膜的性能, 尤 其是平均孔径和孔径分布仍具有改进的余地, 以便进一步改进其作为电池隔离膜的电解液 浸润性。 0016 因此, 本发明的一个发明目的是提供一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 用这种聚合物组合物形成的电池隔离膜具有改进的电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之 间的差值、 改进的强度、 平均孔径和孔径分布,。

15、 从而有利于改进其作为电池隔离膜的电解液 浸润性, 改进含该电池隔离膜的电池的电流密度并有利于提高该电池的使用寿命和可靠 性。 发明内容 0017 本发明的一个发明目的是提供一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 用这种 组合物形成的电池隔离膜具有改进的电池隔离膜的膜破温度与闭孔温度之间的差值、 改进 的强度、 平均孔径和孔径分布, 从而有利于改进其作为电池隔离膜的电解液浸润性, 改进含 该电池隔离膜的电池的电流密度并有利于提高该电池的使用寿命和可靠性。 0018 因此, 本发明的一个方面涉及一种用于形成电池隔离膜的聚合物组合物, 它包 括 : 0019 (a) 分子量为 1.5106-7.5。

16、106的超高分子量聚乙烯和密度为 0.945g/cm3以上 的高密度聚乙烯的混合物, 所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比为 1 1-20 ; 0020 (b) 按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 500-2000 重量 份的成孔剂 ; 和 0021 (c) 按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 0.5-20 份抗氧 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A3/12 页 5 化剂。 0022 本发明的另一方面涉及本发明所述的组合物在用于制备锂离子电池隔离膜中的 用途。 附图说明 0023 下面结合附图进一步说。

17、明本发明, 附图中 : 0024 图 1 是本发明聚合物组合物形成的电池隔离膜的显微照片 ; 0025 图 2 是现有的电池隔离膜的显微照片。 具体实施方式 0026 本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物包括分子量为 1.5106-7.5106道 尔顿的超高分子量聚乙烯。该超高分子量聚乙烯的分子量较好为 2.5106-6.5106道尔 顿、 更好为 3.5106-5.5106道尔顿、 最好为 4.5106-5.0106道尔顿。 0027 适用的超高分子量聚乙烯可从市场上购得, 例如它可以购自中石油兰州石化公 司。 0028 本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物还包括高密度聚乙烯。 在本发明。

18、的一 个实例中, 所述高密度聚乙烯是密度为 0.945g/cm3以上的高密度聚乙烯。按 ASTM D 1248 测定, 该高密度聚乙烯的密度宜为 0.945g/cm3-1.3g/cm3, 较好为 0.96g/cm3-1.2g/cm3、 更好 为 0.98g/cm3-1.1g/cm3。 0029 适用的高密度聚乙烯也可以从市场上购得, 例如它可以购自中石油兰州石化公 司。 0030 本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中, 所述超高分子量聚乙烯和高密度 聚乙烯的重量比为 1 1-20、 较好为 1 2-15、 更好为 1 5-10。如果所述超高分子量聚 乙烯和高密度聚乙烯的重量比超过 1 20。

19、, 则用该组合物形成的隔离膜的孔隙率会降低、 孔径变大、 纵向和横向的拉伸强度均会下降并且热收缩率变大。 另外, 如果所述超高分子量 聚乙烯和高密度聚乙烯的重量比小于 1 1, 则孔隙率下降、 孔径变大、 横向拉伸强度减小 并且热收缩率变大。 0031 本发明用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中还可含有各种添加剂。 按所述超高 分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为100份计, 所述组合物还含有500-2000重量份的成 孔剂。适用的成孔剂的非限定性例子有, 例如 : 0032 矿物油, 如 CAS : 8020-83-5、 8042-47-5 ; 0033 C6-15烷烃, 如萘烷、 癸烷、 十一。

20、烷、 十二烷 ; 0034 脂肪酸, 如 C8-15脂族羧酸, 例如庚烷、 癸酸、 十一碳酸、 十二碳酸 ; 0035 脂肪酸烷酯, 如 C8-15脂族羧酸 C1-4烷酯, 例如癸酸甲酯、 癸酸乙酯、 癸酸丙酯、 癸 酸正丁酯、 十一碳酸甲酯、 十一碳酸乙酯、 十一碳酸丙酯、 十一碳酸正丁酯、 十二碳酸甲酯、 十二碳酸乙酯、 十二碳酸丙酯、 十二碳酸正丁酯 ; 0036 C2-6卤代烷烃, 如二氯乙烷、 二氯丙烷、 氟氯乙烷、 氟氯丙烷。 0037 较好的是, 所述成孔剂是矿物油 CAS 8020-83-5 或 CAS 8042-47-5, 它可以购自中 石油兰州石化集团。 说 明 书 CN 。

21、102199320 A CN 102199324 A4/12 页 6 0038 在本发明的一个较好实例中, 按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 所述组合物含有 800-1800 重量份的成孔剂、 较好含有 1000-1600 重量份的成孔 剂。 0039 按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 本发明用于形成电 池隔离膜的聚合物组合物中还含有 0.5-20 份抗氧化剂。抗氧化剂的作用是防止聚乙烯成 分的热降级或氧化降级。 0040 适用的抗氧化剂的非限定性例子有, 例如 4, 4- 硫代双 (6- 叔丁基间甲酚 )、 2, 6- 二叔丁基 -4-。

22、 甲基苯酚、 二丁基羟基甲苯、 亚磷酸酯、 特丁基对苯二酚等。 0041 适用的二丁基羟基甲苯的非限定性例子有, 例如3, 5-二叔丁基-4-羟基甲苯或者 2, 6- 二叔丁基对甲酚。 0042 在本发明的一个较好实例中, 按所述超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯的重量为 100 份计, 所述用于形成电池隔离膜的聚合物组合物中含有 0.8-18 份抗氧化剂、 较好含有 1.5-16 份抗氧化剂、 更好含有 2-12 份抗氧化剂。 0043 可以采用本领域已知的任何常规方法用本发明组合物制造电池隔离膜。 在本发明 的一个较好实例中, 采用热致相分离 (TIPS) 方法制造隔离膜, 该方法包括如下步骤。

23、 : 0044 (a) 在高温下将聚合物组合物溶于高沸点、 低挥发性的溶剂中形成均相液 ; 0045 (b) 降温冷却, 使溶液产生液 - 固相分离或液 - 液相分离, 随后成膜 ; 0046 (c) 用挥发性试剂将所述高沸点溶剂萃取出来, 经过干燥获得具有结构形状的高 分子微孔膜。 0047 在本发明的另一个较好实例中, 所述方法还包括在溶剂萃取前包括对形成的膜进 行单向或双向拉伸的步骤, 并在萃取后进行定型处理并收卷成膜。 0048 在本发明的另一个较好实例中, 所述方法还包括在萃取后对膜进行拉伸的步骤。 用这种方法生产的超高分子量 PE 微孔膜具有良好的机械性能。 0049 在本发明的一。

24、个较好实例中, 所述成膜步骤包括熔融挤出、 膜片成型、 双向拉伸、 一次切边、 萃取洗涤、 烘干、 二次拉伸、 切边、 收卷及分切等步骤。 0050 图 2 是现有的市售电池隔离膜的显微照片。图 1 是用本发明聚合物组合物形成的 电池隔离膜的显微照片, 比较该两个显微照片可见, 用本发明聚合物组合物形成的电池隔 离膜具有更均匀的孔径分布 ; 同时也可以看出, 本发明聚合物组合物形成的电池隔离膜具 有更大的便于锂离子通过的有效面积和通道。 0051 用本发明组合物形成的电池隔离膜具有 0.36-0.5 微米之间的平均孔径和均匀的 孔径分布, 结果这种电池隔离膜能够与电解液良好浸润, 从而降低电池。

25、内阻, 提高电池的 循环性能。另外, 用本发明组合物形成的电池隔离膜能将隔离膜的孔隙率合理地控制在 45-50之间, 从而有利地兼顾了隔离膜强度的要求。 0052 此外, 用本发明组合物制得的隔离膜的闭孔温度和膜破温度的温差在 50以上, 而现有的电池隔离膜的闭孔温度和膜破温度的温差在 40左右, 因此用本发明组合物形成 的隔离膜能制造具有更高安全性的电池。 0053 最后, 用本发明组合物制得的隔离膜的刺穿强度在 510-550 克之间, 从而使该膜 具有更高的强度, 对不同的电极具有更高的适应性, 并具有延长的使用寿命。 0054 本发明组合物适合于制造锂离子电池的隔离膜。 说 明 书 C。

26、N 102199320 A CN 102199324 A5/12 页 7 0055 下面结合实施例进一步说明本发明。 0056 实施例 0057 试验方法和设备 0058 1. 厚度 0059 采用德国马尔薄膜测厚仪(1216+1301)测定(GBT+6672-2001+塑料薄膜与薄片厚 度的测定 + 机械测量法 ) 0060 2. 电阻 0061 采用万用表在隔离膜相距 10cm 的两个点上测得, 采用的结果为不同的测量点上 10 次测定的平均值。 0062 3. 透过率 0063 采用 Gurley 透气度测试仪 4110 根据 GB/T1037 塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验 方法进行测定。

27、。 0064 4. 开孔率 0065 采用康塔 PoreMaster-33 全自动压汞仪测定。 0066 5. 孔径 0067 采用 UV-3200 大屏幕扫描型紫外可见分光光度计测定。 0068 6. 收缩率 0069 在状态调节环境下测量试样原始长度尺寸 ; 0070 将试样板放置于 120 2烘箱中的不锈刚架上, 加热 5 分钟后取出, 冷却到试 验环境温度 ; 0071 在状态调节环境下测量试验后试样长度尺寸。 0072 计算和试验结果表示 0073 尺寸变化率 S 按下公式计算 : 0074 0075 L0: 试验后样条的尺寸 ; 0076 L1: 试验前样条的尺寸。 0077 7.。

28、 刺穿强度 0078 采用上海倾技 QJ210A 万能试验机根据 GB/T 2679.7 纸板戳穿强度进行测定。 0079 8. 拉伸强度 0080 采用上海倾技QJ210A万能试验机根据ASTM d882-2002塑料薄片的拉伸标准测试 方法进行测定。 0081 9. 闭孔温度 0082 整个薄膜样品固定在不锈刚架上, 放置于已经加热到预设温度的烘箱内两分钟, 取出样品冷却, 再用上述方法测量其气体透过率。将透气率下降 5时的温度取为闭孔温 度。 0083 10. 膜破温度 0084 整个薄膜样品固定在不锈刚架上, 放置于已经加热到预设温度的烘箱内两分钟, 取出样品观察其随后发生变形 ( 例。

29、如收缩 )。将最高发生变形时的温度作为其膜破温度。 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A6/12 页 8 0085 实施例 1 0086 将 120 克密度为 2106的高密度聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 100 克分 子量为 200 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 1 克抗氧化剂 2, 6 叔丁 基 -4- 甲基苯酚和 2000 克粘度等级为 39 号的矿物油 (CAS8020-83-5, 购自兰州石化公司 ) 加入连续配料加料釜中, 以 55 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0087 将混和物连续加入双螺杆挤出。

30、机 ; 在 120条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物。 0088 随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油 ; 在 120条件下 将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用二氯甲烷萃取剂再次萃取得 到的薄膜表面的矿物油 ; 同时用纯净水清洗所制的薄膜 ; 在120条件下, 进行热定型15分 钟 ; 将薄膜以 20 米 / 分的速度收卷, 得到电。

31、池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜, 结果 如下 : 0089 0090 上述电池隔离膜的显微照片如图 1 所示。 0091 实施例 2 0092 将 220 克密度为 2106的高密度聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 100 克分 子量为 800 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 1.2 克抗氧化剂 2, 6 叔丁 基 -4- 甲基苯酚和 2200 克粘度等级为 39 号的矿物油 (CAS8020-83-5, 购自兰州石化公司 ) 加入连续配料加料釜中, 以 50 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0093 将混和物连续加入双螺杆挤出机 ; 在 120。

32、条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A7/12 页 9 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物。 0094 随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油 ; 在 120条件下 将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用二氯甲烷萃取剂再次萃取得 到的薄膜表面的矿物油 ; 同时用纯净水清洗所制的薄膜 ; 在120条件下, 进。

33、行热定型15分 钟 ; 将薄膜以 20 米 / 分的速度收卷, 得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜, 结果 如下 : 0095 0096 实施例 3 0097 将 520 克密度为 2106的高密度聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 100 克分 子量为 300 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 1.5 克抗氧化剂 2, 6 叔丁 基 -4- 甲基苯酚和 3500 克粘度等级为 39 号的矿物油 (CAS8020-83-5, 购自兰州石化公司 ) 加入连续配料加料釜中, 以 50 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0098 将混和物连续加入双螺杆挤出。

34、机 ; 在 120条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物。 0099 随后采用四氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油 ; 在 120条件下 将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得 到的薄膜表面的矿物油 ; 同时用纯净水清洗所制的薄膜 ; 在120条件下, 进行热定型15分 钟 ; 将薄膜以 20 米 / 分的速度收卷, 得到电。

35、池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜, 结果 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A8/12 页 10 如下 : 0100 0101 实施例 4 0102 将 520 克密度为 2106的高密度聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 100 克分 子量为 300 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 1.5 克抗氧化剂 2, 6 叔丁 基 -4- 甲基苯酚和 3500 克粘度等级为 45 号的矿物油 (CAS8020-83-5, 购自兰州石化公司 ) 加入连续配料加料釜中, 以 50 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0103 将混和。

36、物连续加入双螺杆挤出机 ; 在 120条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物。 0104 随后采用四氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油 ; 在 120条件下 将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得 到的薄膜表面的矿物油 ; 同时用纯净水清洗所制的薄膜 ; 在120条件下, 进行热定型15分 钟 ; 将薄膜以 20 米 / 分。

37、的速度收卷, 得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜, 结果 如下 : 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A9/12 页 11 0105 0106 实施例 5 0107 将520克密度为2106的高密度聚乙烯(购自中石油兰州石化公司)、 100克分子 量为 300 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 0.5 克 2, 6 叔丁基 -4- 甲基 苯酚、 0.5 克 4, 4- 硫代双 (6- 叔丁基间苯酚 ) 和 0.5 克亚磷酸酯形成的混合氧化剂和 3500 克粘度等级为39号的矿物油(CAS8020-83-5, 购自兰州石化公司)加入。

38、连续配料加料釜中, 以 50 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0108 将混和物连续加入双螺杆挤出机 ; 在 120条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物。 0109 随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油 ; 在 120条件下 将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得 到的薄膜表面的矿物油 ; 同时用纯净水清。

39、洗所制的薄膜 ; 在120条件下, 进行热定型15分 钟 ; 将薄膜以 20 米 / 分的速度收卷, 得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜, 结果 如下 : 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A10/12 页 12 0110 0111 比较例 1 0112 将 2500 克密度为 2106的高密度聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 100 克分 子量为 200 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 1 克抗氧化剂 2, 6 叔丁 基 -4- 甲基苯酚和 2000 克粘度等级为 39 号的矿物油 (CAS8020-83-5, 购自兰。

40、州石化公司 ) 加入连续配料加料釜中, 以 55 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0113 将混和物连续加入双螺杆挤出机 ; 在 120条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物。 0114 随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带状物表面的矿物油 ; 在 120条件下 将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用四氯甲烷萃取剂再次萃取得 到的薄膜表面的矿物油。

41、 ; 同时用纯净水清洗所制的薄膜 ; 在120条件下, 进行热定型15分 钟 ; 将薄膜以 20 米 / 分的速度收卷, 得到电池隔离膜。用上述方法测定该电池隔离膜, 结果 如下 : 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A11/12 页 13 0115 0116 比较例 2 0117 将 100 克密度为 2106的高密度聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 500 克分 子量为 200 万的超高分子量聚乙烯 ( 购自中石油兰州石化公司 )、 1 克抗氧化剂 2, 6 叔丁 基 -4- 甲基苯酚和 2000 克粘度等级为 39 号的矿物油 (CAS8020-。

42、83-5, 购自兰州石化公司 ) 加入连续配料加料釜中, 以 55 转 / 分的速度搅拌, 将原料混合均匀。 0118 将混和物连续加入双螺杆挤出机 ; 在 120条件下, 所述超高分子量聚乙烯和高 密度聚乙烯在双螺杆挤出机中连续溶解于矿物油与抗氧化剂的混合物中, 再由双螺杆挤出 机以 200 转 / 分的速度连续挤出 ; 混和物连续输入到狭缝模头内 ; 混和物通过狭缝模头挤 到流延冷却辊, 在 80条件下流延成带状物 ; 随后采用二氯甲烷作为萃取剂萃取得到的带 状物表面的矿物油 ; 在 120条件下将经萃取的带状物连续送入双向拉伸机拉伸成薄膜 ; 接着采用二氯甲烷萃取剂再次萃取得到的薄膜表面。

43、的矿物油 ; 同时用纯净水清洗所制的薄 膜 ; 在120条件下, 进行热定型15分钟 ; 将薄膜以20米/分的速度收卷, 得到电池隔离膜。 用上述方法测定该电池隔离膜, 结果如下 : 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A12/12 页 14 0119 0120 由以上的试验结果可见, 当组合物中高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的含量比 在本发明的范围内时, 制得的隔离膜的孔径在 0.4-0.48 微米之间, 而当该含量范围在本发 明的范围之外时, 其平均孔径在 0.8-0.9 微米之间, 明显高于本发明组合物制得的隔离膜 的平均孔径。 0121 此外, 当组合物中高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的含量比在本发明的范围内 时, 制得的隔离膜的闭孔温度和膜破温度的温差在 50以上, 而当该含量范围在本发明的 范围之外时, 其闭孔温度和膜破温度的温差区间明显减小, 为 40左右, 不利于隔离膜的安 全保护性能。 0122 另外, 用本发明组合物制得的隔离膜的刺穿强度在 510-550 克之间, 而比较例组 合物制得的隔离膜的刺穿强度最高不超过 460 克, 并且无论是纵向还是横向拉伸强度均有 明显下降。 说 明 书 CN 102199320 A CN 102199324 A1/1 页 15 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102199320 A 。

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