專利名稱：一種耐高溫安全隔膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種耐高溫安全隔膜的制備方法，屬于鋰離子電池隔膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰電池已經(jīng)成為日常生活中最常用的ー種電池，安全隔膜是鋰電池外部防止其滲漏并保證其絕緣的膜結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的安全隔膜在制備時，為了增強其性能，會在普通的隔膜中加入無機粒子，其制備方法通常是在普通隔膜外部涂布無機粒子，缺點是無機粒子容易脫落，生產(chǎn)エ藝煩瑣。 添加的無機粒子有ニ氧化鈦、ニ氧化硅，這種無機粒子穩(wěn)定性一般，與聚合物及鋰電池電解液容易發(fā)生反應(yīng)或溶解?？偨Y(jié)上述，其缺點是無機粒子容易脫落、產(chǎn)品穩(wěn)定性能不高、隔膜的力學性能差、涂布的方式生產(chǎn)成本高。這說明現(xiàn)有的隔膜在無機原料的添加和エ藝生產(chǎn)兩方面均需要改進?，F(xiàn)有技術(shù)中亦有采用鋁作為無機粒子，選擇的無機粒子為純鋁，這種制備方法通常需要蒸汽加熱生成氧化鋁，成本較高，膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；另外，選擇氧化鋁作為無機粒子的制備方法中，氧化鋁本身沒有經(jīng)過處理，仍然存在穩(wěn)定性不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種耐高溫安全隔膜的制備方法，從無機粒子的處理和エ藝方面均做了改進，采用經(jīng)過表面處理的納米氧化鋁作為無機粒子，并且采用混入產(chǎn)生膠體的形式制備，使產(chǎn)品耐高溫性能更強，穩(wěn)定性高、力學性能良好。本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的—種耐高溫安全隔膜的制備方法，是通過以下的步驟實現(xiàn)的(1)將納米氧化鋁在四異丙基ニ鈦酸酯中進行表面預(yù)處理，具體為將所述納米氧化鋁質(zhì)量的1 4%的四異丙基ニ鈦酸酯和聚丙烯與納米氧化鋁進行混合，在120 145°C 條件下硫化20min，再在150°C條件下二次硫化池；(2)將預(yù)處理后的納米氧化鋁，粒徑為20nm 50nm，均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質(zhì)量的0. 3% 3. 0%，混合均勻后加工成基膜；(3)將基膜在5 100°C和1 5倍的拉伸倍率下進行冷拉伸，觀察至串晶結(jié)構(gòu)破裂，形成微小裂痕缺陷時停止；冷拉伸結(jié)束后在90 155°C，1 4倍的拉伸倍率下進行熱拉伸，形成微孔薄膜結(jié)構(gòu)后結(jié)束；(4)微孔薄膜進行負拉伸，100 165°C定型，達到孔隙率35 60%，形成空隙均勻的微孔耐高溫產(chǎn)品。所述步驟(1)中的預(yù)處理過程以便于納米氧化鋁顆粒與聚合物之間有良好的相容性，能夠形成良好的分散狀態(tài)。所述步驟O)中的聚合物是聚乙烯或聚丙烯中的ー種；將原料混合后，加工成基膜為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的擠出加工方法。
所述步驟(3)中冷拉伸的速度為0. 1 30. Om/min。所述步驟(4)中定型處理的時間是5min 10h。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明選用的無機顆粒材料是納米氧化鋁，屬于一種陶瓷材料，耐高溫，化學性能穩(wěn)定，不與聚合物及鋰電池電解液發(fā)生反應(yīng)或溶解。與ニ氧化鈦及 ニ氧化硅顆粒相比，具有更優(yōu)良的阻礙電子傳導的能力，在電池正常狀態(tài)下可減少電池內(nèi)部漏電，在電池遇到高溫或外界壓カ的緊急狀況下可以阻止正負極短路，采用經(jīng)過表面預(yù)處理的無機粒子混入隔膜內(nèi)部的方式，在綜合性能上明顯要高于隔膜外部涂布無機粒子的方式，原因有三一是可以防止無機粒子脫落，增強隔膜的穩(wěn)定性，ニ是增強隔膜的力學性能，三是比外部涂布方式降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的高溫安全隔膜耐高溫溫度可以大大 170 180 0C ο
具體實施例方式以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明做進ー步說明。實施例1采用聚乙烯IOOkg作為原料。(1)將納米氧化鋁在四異丙基ニ鈦酸酯中進行表面預(yù)處理；(2)將篩選的粒徑為20nm 50nm、預(yù)處理后的納米氧化鋁均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質(zhì)量的0. 3kg，混合均勻共擠后加工成基膜；(3)將基膜在5°C和5倍的拉伸倍率下進行冷拉伸，拉伸速度為0. 25m/min，觀察至串晶結(jié)構(gòu)破裂，形成微小裂痕缺陷時停止；冷拉伸結(jié)束后在90°C，2倍的拉伸倍率下進行熱拉伸，形成微孔薄膜結(jié)構(gòu)后結(jié)束；(4)微孔薄膜進行負拉伸，100°C定型lOmin，形成空隙均勻的微孔耐高溫產(chǎn)品，要求孔隙率為35%。實施例2采用聚乙烯IOOkg作為原料。(1)將納米氧化鋁在四異丙基ニ鈦酸酯中進行表面預(yù)處理；(2)將篩選的粒徑為20nm 50nm、預(yù)處理后的納米氧化鋁均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質(zhì)量的3kg，混合均勻共擠后加工成基膜；(3)將基膜在65°C和2倍的拉伸倍率下進行冷拉伸，拉伸速度為lOm/min，觀察至串晶結(jié)構(gòu)破裂，形成微小裂痕缺陷時停止；冷拉伸結(jié)束后在120°C，1倍的拉伸倍率下進行熱拉伸，形成微孔薄膜結(jié)構(gòu)后結(jié)束；(4)微孔薄膜進行負拉伸，165°C定型;Bh，形成空隙均勻的微孔耐高溫產(chǎn)品，要求孔隙率為45%。實施例3采用聚乙烯IOOkg作為原料。(1)將納米氧化鋁在四異丙基ニ鈦酸酯中進行表面預(yù)處理；(2)將篩選的粒徑為20nm 50nm、預(yù)處理后的納米氧化鋁均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質(zhì)量的1kg，混合均勻共擠后加工成基膜；(3)將基膜在100°C和1倍的拉伸倍率下進行冷拉伸，拉伸速度為30m/min，觀察至串晶結(jié)構(gòu)破裂，形成微小裂痕缺陷時停止；冷拉伸結(jié)束后在155°C，3倍的拉伸倍率下進行熱拉伸，形成微孔薄膜結(jié)構(gòu)后結(jié)束；(4)微孔薄膜進行負拉伸，125°C定型10h，形成空隙均勻的微孔耐高溫產(chǎn)品，要求孔隙率為60%。上述實施例1-3的產(chǎn)品進行耐高溫測試，其耐高溫測試結(jié)果分別為，1700CUSO0C 和 178°C。
權(quán)利要求
1.ー種耐高溫安全隔膜的制備方法，其特征在于是通過以下的步驟實現(xiàn)的(1)將納米氧化鋁在四異丙基ニ鈦酸酯中進行表面預(yù)處理，具體為將所述納米氧化鋁質(zhì)量的1 4%的四異丙基ニ鈦酸酯和聚丙烯與納米氧化鋁進行混合，在120 145°C條件下硫化20min，再在150°C條件下二次硫化汕；(2)將預(yù)處理后的納米氧化鋁，粒徑為20nm 50nm，均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質(zhì)量的0. 3% 3. 0%，混合均勻后加工成基膜；(3)將基膜在5 100°C和1 5倍的拉伸倍率下進行冷拉伸，觀察至串晶結(jié)構(gòu)破裂，形成微小裂痕缺陷時停止；冷拉伸結(jié)束后在90 155°C，1 4倍的拉伸倍率下進行熱拉伸， 形成微孔薄膜結(jié)構(gòu)后結(jié)束；(4)微孔薄膜進行負拉伸，100 165°C定型，達到孔隙率35 60%，形成空隙均勻的微孔耐高溫產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種耐高溫安全隔膜的制備方法，其特征在于所述步驟O)中的聚合物是聚乙烯或聚丙烯中的ー種。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種耐高溫安全隔膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中冷拉伸的速度為0. 1 30. Om/min。
4.如權(quán)利要求1所述的ー種耐高溫安全隔膜的制備方法，其特征在于所述步驟中定型處理的時間是5min 10h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫安全隔膜的制備方法，是通過以下的步驟實現(xiàn)的(1)將納米氧化鋁在四異丙基二鈦酸酯中進行表面預(yù)處理；(2)將預(yù)處理后的納米氧化鋁均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質(zhì)量的0.3％～3.0％，混合均勻后加工成基膜；(3)將基膜在5～155℃、拉伸速度為0.1～30m/min，拉伸比為1～5倍的條件下依次進行冷拉伸和熱拉伸，形成微孔薄膜；(4)微孔薄膜進行負拉伸，100～165℃定型，形成空隙均勻的微孔耐高溫產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品可以防止無機粒子脫落，增強隔膜穩(wěn)定性和力學性能，比采用外部涂布方式降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H01M2/16GK102544414SQ20121003472
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者范建國 申請人:南通天豐電子新材料有限公司