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電池隔膜及其制備方法、電池和終端

880   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:華為技術(shù)有限公司  
2023-12-06 13:20:29
權(quán)利要求書: 1.一種電池隔膜,其特征在于,包括:聚烯烴多孔隔膜基材,所述聚烯烴多孔隔膜基材包括聚乙烯樹脂,所述聚烯烴多孔隔膜基材MD方向的延伸率大于120%,TD方向的延伸率大于120%,所述聚烯烴多孔隔膜基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度<

65%,二次升溫結(jié)晶度<55%,所述一次升溫結(jié)晶度和所述二次升溫結(jié)晶度兩者的差值小于

12%,所述聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度是將所述聚烯烴多孔隔膜基材進行第一次升溫熔融測得的結(jié)晶度,所述聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度是在所述第一次升溫熔融后經(jīng)過降溫后再次升溫熔融測得的結(jié)晶度。

2.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材的閉孔溫度小于或等于140℃。

3.如權(quán)利要求1或2所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材的破膜溫度大于或等于150℃。

4.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,制備所述聚烯烴多孔隔膜基材的聚乙烯樹脂原料包括結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。

5.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材還包括耐熱性樹脂,所述耐熱性樹脂的熔點高于聚乙烯樹脂。

6.如權(quán)利要求5所述的電池隔膜,其特征在于,所述耐熱性樹脂包括聚丙烯、聚1?丁烯、聚1?戊烯、聚1?己烯、聚4?甲基?1?戊烯、聚1?辛烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯中的一種或多種。

7.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,采用差示掃描量熱儀測得所述一次升溫結(jié)晶度和所述二次升溫結(jié)晶度的測試方法為:將所述聚烯烴多孔隔膜基材以10℃/min第一次升溫到聚乙烯的熔點以上保溫3min,得到聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度,隨后以10℃/min降溫到≤40℃并保溫3min,再以10℃/min第二次升溫到聚乙烯的熔點以上,得到聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度。

8.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材中,所述聚乙烯樹脂的質(zhì)量占比大于或等于70%。

9.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材為單層或多層結(jié)構(gòu)。

10.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材的厚度為1μm?14μm。

11.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材的孔隙率為

20%?60%。

12.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,所述聚烯烴多孔隔膜基材透氣值大于或等于50sec/100cc。

13.如權(quán)利要求1所述的電池隔膜,其特征在于,還包括設(shè)置在所述聚烯烴多孔隔膜基材一側(cè)或兩側(cè)表面的隔膜涂層。

14.如權(quán)利要求13所述的電池隔膜,其特征在于,所述隔膜涂層包括有機涂層、無機涂層和/或有機無機復(fù)合涂層。

15.如權(quán)利要求14所述的電池隔膜,其特征在于,所述無機涂層包括陶瓷涂層,所述陶瓷涂層材質(zhì)選自氧化鋁,氧化硅,氧化鈦,氧化鋯,氧化鋅,氧化鋇,氧化鎂,氧化鈹,氧化鈣,氧化釷,氮化鋁,氮化鈦,勃母石,磷灰石,氫氧化鋁,氫氧化鎂,硫酸鋇,氮化硼,碳化硅,氮化硅,立方氮化硼,六方氮化硼,石墨,石墨烯,介孔分子篩中的一種或多種。

16.如權(quán)利要求14所述的電池隔膜,其特征在于,所述有機涂層選自油性聚偏氟乙烯涂層、偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物涂層、聚苯乙烯涂層、芳綸涂層、聚丙烯酸酯或其改性物涂層、聚酯涂層、聚芳酯涂層、聚丙烯腈涂層、芳香族聚酰胺涂層、聚酰亞胺涂層、聚醚砜涂層、聚砜涂層、聚醚酮涂層、聚醚酰亞胺涂層、聚苯并咪唑涂層中的一種或多種。

17.如權(quán)利要求13?16任一項所述的電池隔膜,其特征在于,所述隔膜涂層的厚度為0.5μm?10μm。

18.一種電池隔膜的制備方法,其特征在于,包括:將聚烯烴樹脂原料和溶劑進行混煉得到混合液,所述聚烯烴樹脂原料包括聚乙烯樹脂原料;所述聚乙烯樹脂原料混合在一起后測得的結(jié)晶度<55%;

將所述混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材;

將所述片材經(jīng)一次拉伸、萃取、干燥后形成多孔薄膜;

將所述多孔薄膜經(jīng)二次拉伸、熱定型后得到聚烯烴多孔隔膜基材;在將所述聚烯烴樹脂原料制備成聚烯烴多孔隔膜基材的加工過程中,控制所述聚乙烯樹脂原料到成品隔膜基材的結(jié)晶度增長小于12%,所得聚烯烴多孔隔膜基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度<65%,二次升溫結(jié)晶度<55%,且所述一次升溫結(jié)晶度和所述二次升溫結(jié)晶度兩者的差值小于12%,所述聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度是將所述聚烯烴多孔隔膜基材進行第一次升溫熔融測得的結(jié)晶度,所述聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度是在所述第一次升溫熔融后經(jīng)過降溫后再次升溫熔融測得的結(jié)晶度。

19.如權(quán)利要求18所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述聚乙烯樹脂原料中,所述聚乙烯樹脂原料包括結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。

20.如權(quán)利要求18或19所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述聚烯烴樹脂原料還包括耐熱性樹脂,所述耐熱性樹脂的熔點高于聚乙烯樹脂。

21.如權(quán)利要求18所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述一次拉伸包括向MD和TD兩個方向拉伸,其中,MD×TD拉伸總倍數(shù)≤36倍。

22.如權(quán)利要求21所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述MD單向拉伸倍數(shù)≤6倍,TD單向拉伸倍數(shù)≤6倍。

23.如權(quán)利要求21所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述一次拉伸的拉伸溫度為105℃?135℃,MD或TD單向拉伸速度為2%?70%/秒。

24.如權(quán)利要求18所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述二次拉伸包括向MD和TD兩個方向拉伸,其中,MD單向拉伸倍數(shù)1?2倍,TD單向拉伸倍數(shù)1?2倍。

25.如權(quán)利要求18所述的電池隔膜的制備方法,其特征在于,所述將所述混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材的操作中,所述冷卻的速度大于60℃/分鐘。

26.一種電池,其特征在于,包括正極、負極、以及位于所述正極與所述負極之間的隔膜、電解液,其中,所述隔膜包括權(quán)利要求1?17任一項所述的電池隔膜。

27.如權(quán)利要求26所述的電池,其特征在于,所述電池包括鋰離子電池。

28.一種終端,其特征在于,包括殼體、以及收容于所述殼體內(nèi)的顯示模組、電子元器件模組和電池,所述電池為所述顯示模組和所述電子元器件模組供電,所述電池包括權(quán)利要求26?27任一項所述的電池。

說明書: 電池隔膜及其制備方法、電池和終端技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種電池隔膜及其制備方法、電池和終端。

背景技術(shù)[0002] 鋰離子電池是目前商業(yè)化且廣泛使用的二次電源。在鋰離子電池中,隔膜是介于正極和負極之間的多孔、電化學(xué)惰性介質(zhì),其不參與電化學(xué)反應(yīng),但對電芯的安全性能至關(guān)

重要。目前常用的聚烯烴隔膜因延展性不佳,導(dǎo)致電芯在機械濫用時,隔膜容易被刺破,在

隔膜破損的位置正負極之間形成短路點,進而造成電芯熱失控失效,帶來安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 本申請實施例公開了一種電池隔膜,具有高延伸率特性,能夠使電芯在機械濫用時,降低隔膜破膜風(fēng)險,同時,該隔膜具有低閉孔溫度,能夠使電芯在熱濫用時提前關(guān)閉隔

膜孔隙,提高電芯的安全性。

[0004] 本申請實施例第一方面公開了一種電池隔膜,包括:聚烯烴多孔隔膜基材,所述聚烯烴多孔隔膜基材包括聚乙烯樹脂,所述聚烯烴多孔隔膜基材MD方向(Machine

Direction,機械方向,即縱向、長度方向)的延伸率大于120%,TD方向(Transverse

Direction,垂直于機械方向,即橫向、寬度方向)的延伸率大于120%,所述聚烯烴多孔隔膜

基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度<65%,二次升溫結(jié)晶度<55%,

所述一次升溫結(jié)晶度和所述二次升溫結(jié)晶度兩者的差值小于12%。

[0005] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材的閉孔溫度小于或等于140℃。[0006] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材的破膜溫度大于或等于150℃。[0007] 本申請實施方式中,制備所述聚烯烴多孔隔膜基材的聚乙烯樹脂原料包括結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。選擇低結(jié)晶度聚乙烯原料可以進一步提升延伸率和降低閉孔溫度,該

實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的閉孔溫度可以是小于或等于138℃。

[0008] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材還包括耐熱性樹脂,所述耐熱性樹脂的熔點高于聚乙烯樹脂。耐熱樹脂的引入,可以有效提升隔膜破膜溫度,該實施方式中,

聚烯烴多孔隔膜基材的破膜溫度可以是大于或等于160℃。

[0009] 本申請實施方式中,所述耐熱性樹脂包括聚丙烯、聚1?丁烯、聚1?戊烯、聚1?己烯、聚4?甲基?1?戊烯、聚1?辛烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、

聚四氟乙烯中的一種或多種。

[0010] 本申請實施方式中,采用差示掃描量熱儀測得所述一次升溫結(jié)晶度和所述二次升溫結(jié)晶度的測試方法為:將所述聚烯烴多孔隔膜基材以10℃/min第一次升溫到聚乙烯的熔

點以上保溫3min,得到聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度,隨后以10℃/min降溫到≤40℃并保溫

3min,再以10℃/min第二次升溫到聚乙烯的熔點以上,得到聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度。其

中,聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度由第一次升溫過程中所測得的聚乙烯熔化焓除以聚乙烯的標

準熔化焓得到;聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度由第二次升溫過程中所測得的聚乙烯熔化焓除以

聚乙烯的標準熔化焓得到。

[0011] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材中,所述聚乙烯樹脂的質(zhì)量占比大于或等于70%。

[0012] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材為單層或多層結(jié)構(gòu)。[0013] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材的厚度為1μm?14μm。[0014] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材的孔隙率為20%?60%。[0015] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材的透氣值大于或等于50sec/100cc。[0016] 本申請實施方式中,所述電池隔膜還包括設(shè)置在所述聚烯烴多孔隔膜基材一側(cè)或兩側(cè)表面的隔膜涂層。

[0017] 本申請實施方式中,所述隔膜涂層包括有機涂層、無機涂層和/或有機無機復(fù)合涂層。

[0018] 本申請實施方式中,所述無機涂層包括陶瓷涂層,所述陶瓷涂層材質(zhì)選自氧化鋁,氧化硅,氧化鈦,氧化鋯,氧化鋅,氧化鋇,氧化鎂,氧化鈹,氧化鈣,氧化釷,氮化鋁,氮化鈦,

勃母石,磷灰石,氫氧化鋁,氫氧化鎂,硫酸鋇,氮化硼,碳化硅,氮化硅,立方氮化硼,六方氮

化硼,石墨,石墨烯,介孔分子篩(例如MCM?41,SBA?15)中的一種或多種。

[0019] 本申請實施方式中,所述有機涂層選自油性聚偏氟乙烯涂層、偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物涂層、聚苯乙烯涂層、芳綸涂層、聚丙烯酸酯或其改性物涂層、聚酯涂層、聚芳酯涂

層、聚丙烯腈涂層、芳香族聚酰胺涂層、聚酰亞胺涂層、聚醚砜涂層、聚砜涂層、聚醚酮涂層、

聚醚酰亞胺涂層、聚苯并咪唑涂層中的一種或多種。

[0020] 本申請實施方式中,所述隔膜涂層的厚度為0.5μm?10μm。[0021] 本申請實施方式中,所述聚烯烴多孔隔膜基材采用濕法工藝制成。[0022] 本申請實施例第二方面提供一種電池隔膜的制備方法,包括:[0023] 將聚烯烴樹脂原料和溶劑進行混煉得到混合液,所述聚烯烴樹脂原料包括聚乙烯樹脂原料;所述聚乙烯樹脂原料混合在一起后測得的結(jié)晶度<55%;

[0024] 將所述混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材;[0025] 將所述片材經(jīng)一次拉伸、萃取、干燥后形成多孔薄膜;[0026] 將所述多孔薄膜經(jīng)二次拉伸、熱定型后得到聚烯烴多孔隔膜基材;在將所述聚烯烴樹脂原料制備成聚烯烴多孔隔膜基材的加工過程中,控制所述聚乙烯樹脂原料到成品隔

膜基材的結(jié)晶度增長小于12%,所得聚烯烴多孔隔膜基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙

烯的一次升溫結(jié)晶度<65%,二次升溫結(jié)晶度<55%,且所述一次升溫結(jié)晶度和所述二次升

溫結(jié)晶度兩者的差值小于12%。

[0027] 本申請實施方式中,所述聚乙烯樹脂原料中,所述聚乙烯樹脂原料包括結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。

[0028] 本申請實施方式中,所述聚烯烴樹脂原料還包括耐熱性樹脂,所述耐熱性樹脂的熔點高于聚乙烯樹脂。

[0029] 本申請實施方式中,所述一次拉伸包括向MD和TD兩個方向拉伸,其中,MD×TD拉伸總倍數(shù)≤36倍。

[0030] 本申請實施方式中,MD單向拉伸倍數(shù)≤6倍,TD單向拉伸倍數(shù)≤6倍。[0031] 本申請實施方式中,所述一次拉伸的拉伸溫度為105℃?135℃,MD或TD單向拉伸速度為2%?70%/秒。

[0032] 本申請實施方式中,所述二次拉伸包括向MD和TD兩個方向拉伸,其中,MD單向拉伸倍數(shù)1?2倍,TD單向拉伸倍數(shù)1?2倍。

[0033] 本申請實施方式中,所述將所述混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材的操作中,所述冷卻的速度大于60℃/分鐘。

[0034] 本申請實施例第三方面提供一種電池,包括正極、負極、以及位于所述正極與所述負極之間的隔膜、電解液,其中,所述隔膜包括本申請實施例第一方面所述的電池隔膜。

[0035] 本申請實施方式中,所述電池包括鋰離子電池。[0036] 本申請實施例還提供一種終端,包括殼體、以及收容于所述殼體內(nèi)的顯示模組、電子元器件模組和電池,所述電池為所述顯示模組和所述電子元器件模組供電,所述電池包

括本申請實施例第三方面所述的電池。

[0037] 本申請實施例提供的電池隔膜,具有高延伸率,能夠使電芯在機械濫用時,降低隔膜被刺破風(fēng)險,降低正負極短路發(fā)生的概率,提高電芯的安全性。同時通過控制隔膜較低的

結(jié)晶度,也能使得隔膜具有較低的閉孔溫度,能夠使電芯在熱濫用時,及時切斷離子通路,

從而進一步提高電芯安全性。而通過進一步加入耐熱性樹脂,可以提高隔膜耐熱性能,提高

破膜溫度,降低熱濫用時的破膜風(fēng)險。此外,該隔膜采用聚乙烯樹脂或聚乙烯樹脂摻入其他

耐熱性樹脂,通過傳統(tǒng)濕法隔膜制造工藝就能達到高延伸率的特性,不需要通過對基材進

行二次處理來提高延伸率,不會引入繁瑣的工藝,利于成本控制。

附圖說明[0038] 圖1是本申請實施例提供的鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)示意圖;[0039] 圖2A是現(xiàn)有普通延伸率的隔膜基材的針刺實驗示意圖;[0040] 圖2B是本申請實施例提供的聚烯烴多孔隔膜基材的針刺實驗示意圖;[0041] 圖3是本申請實施例提供的電池隔膜的制備工藝流程示意圖;[0042] 圖4是本申請實施例提供的終端的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式[0043] 下面結(jié)合本申請實施例中的附圖對本申請實施例進行描述。[0044] 如圖1所示,鋰離子二次電池的核心部件包括正極材料101、負極材料102、電解液103、隔膜104以及相應(yīng)的連通輔件和回路。其中,正極材料101、負極材料102可以脫嵌鋰離

子實現(xiàn)能量的存儲和釋放,電解液103是鋰離子在正負極之間傳輸?shù)妮d體,隔膜104可透過

鋰離子但不導(dǎo)電從而將正負極隔開防止短路。隔膜的基本特性是具有多孔性(可提供離子

傳輸?shù)耐ǖ?和電子絕緣性(防止漏電)。隔膜的多功能化使隔膜分為隔膜基材和隔膜涂層

兩部分,其中,隔膜基材是隔膜最基礎(chǔ)的部分,可單獨在電芯中使用,主要提供多孔性和絕

緣性。而隔膜涂層是附著于隔膜基材上、額外添加上去的部分,主要提供新型功能作用,如

耐熱性、高粘接性等。

[0045] 本申請實施例提供的電池隔膜,可應(yīng)用于鋰離子二次電池,其包括聚烯烴多孔隔膜基材,其中,聚烯烴多孔隔膜基材由聚烯烴樹脂形成,聚烯烴樹脂包括聚乙烯樹脂;聚烯

烴多孔隔膜基材MD方向的延伸率大于120%,TD方向的延伸率大于120%,聚烯烴多孔隔膜

基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度<65%,二次升溫結(jié)晶度<55%,

且一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩者的差值小于12%。

[0046] 本申請實施方式中,采用差示掃描量熱儀測得一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度的測試方法為:將聚烯烴多孔隔膜基材以10℃/min第一次升溫到聚乙烯的熔點以上保溫

3min,得到聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度,隨后以10℃/min降溫到≤40℃并保溫3min,再以10

℃/min第二次升溫到聚乙烯的熔點以上,得到聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度。其中升溫到聚乙

烯的熔點以上的溫度可以是200℃。具體地,聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度由第一次升溫過程中

所測得的聚乙烯熔化焓除以聚乙烯的標準熔化焓得到。聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度由第二次

升溫過程中所測得的聚乙烯熔化焓除以聚乙烯的標準熔化焓得到。聚乙烯的標準熔化焓按

293J/g計算。需要說明的是,如果聚烯烴樹脂還包含熔點比聚乙烯更高的其它樹脂,在計算

結(jié)晶度時,僅計算聚乙烯的結(jié)晶度。

[0047] 本申請實施方式中,聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度是將聚烯烴多孔隔膜基材進行第一次升溫熔融測得的結(jié)晶度,表征的是隔膜基材的結(jié)晶度。而聚乙烯的二次升溫結(jié)晶度是經(jīng)

過降溫后再次升溫熔融測得的結(jié)晶度,表征的是隔膜原料中聚乙烯樹脂的結(jié)晶度,如果隔

膜基材是由多種聚乙烯樹脂原料制成,則二次升溫結(jié)晶度是多種聚乙烯樹脂原料混合在一

起的測試值。一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度的差值即是聚乙烯樹脂原料到成品聚烯烴

多孔隔膜基材的結(jié)晶度增長值。本申請發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn),控制聚乙烯樹脂原料到成品

隔膜基材的結(jié)晶度增長小于12%,即一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩者的差值小于

12%可顯著提升隔膜的延伸率,結(jié)晶度增長值越低,提升延伸率的效果越明顯。本申請一些

實施方式中,控制結(jié)晶度增長小于或等于11%,即一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩者

的差值小于或等于11%。本申請另一些實施方式中,一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩

者的差值小于或等于10%,具體例如是將一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩者的差值控

制在10%、9%、8%,7%,6%,5%、4%、3%、2%或1%。

[0048] 在本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度可以是<60%,二次升溫結(jié)晶度<50%。具體地,在一些實施方式中,聚烯烴

多孔隔膜基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次升溫結(jié)晶度可以是20%?60%,二

次升溫結(jié)晶度10%?50%。更低的結(jié)晶度有利于獲得更高的延伸率和更低的閉孔溫度。

[0049] 本申請實施例的電池隔膜,結(jié)晶度控制在較低水平,同時保證隔膜的一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩者的差值小于12%,即隔膜成品相對聚乙烯樹脂原料結(jié)晶度增量

小。其中,結(jié)晶度表示聚合物中結(jié)晶區(qū)域所占的比例。低的結(jié)晶度表明隔膜基材具有高的非

結(jié)晶區(qū),這些無定型的非結(jié)晶區(qū),在外部應(yīng)力作用下具有較好的伸展性,表現(xiàn)在隔膜基材的

特性上即具有更高的延伸率。而隔膜具有高延伸率的特性能夠使電芯在機械濫用時,降低

隔膜破膜風(fēng)險,提高電芯的安全性。同時由于聚乙烯樹脂原料結(jié)晶度相對較低,因而能夠使

隔膜基材獲得較低的閉孔溫度,從而使電芯在熱濫用時提前關(guān)閉隔膜孔隙,提高電芯的安

全性。

[0050] 具體地,隔膜具有高延伸率可提高電芯針刺、撞擊等機械濫用測試的通過率。例如在做針刺測試時,如圖2A所示,普通延伸率的隔膜基材11,因隔膜基材11延展性差,釘子非

常容易刺破隔膜,在隔膜破損的位置正負極之間形成短路點,進而造成電芯熱失控失效。而

如圖2B所示,本申請實施例高延伸率的隔膜基材21,因隔膜基材21具有良好的延展性,針刺

測試時隔膜可以一定程度包裹住釘子,降低隔膜破損概率和程度,防止正負極之間的短路,

從而通過針刺測試。

[0051] 本申請實施方式中,延伸率又稱作斷裂伸長率,是指一定尺寸的隔膜在一定條件下進行拉伸測試,隔膜被剛好拉斷時長度的增加除以隔膜初始長度。即隔膜被拉斷時長度

的增量相對于初始長度的百分比。延伸率值越大,表明隔膜越不容易被拉斷,可延伸性越

好。本申請一些實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材MD方向的延伸率大于或等于150%,TD方

向的延伸率可以是大于或等于150%。本申請一些具體實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材MD

方向的延伸率可以是160%?300%,TD方向的延伸率可以是160%?300%。

[0052] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的閉孔溫度小于或等于140℃。本申請一些實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的閉孔溫度小于或等于138℃。

[0053] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的破膜溫度大于或等于150℃。本申請一些實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的破膜溫度可以是大于或等于160℃。

[0054] 本申請實施方式中,通過選用結(jié)晶度較低的聚乙烯樹脂原料,可以進一步提高隔膜基材的延伸率,同時可以降低隔膜的閉孔溫度。本申請實施方式中,制備聚烯烴多孔隔膜

基材的聚乙烯樹脂原料含有結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。本申請一具體實施方式中,結(jié)晶度

<50%的聚乙烯的質(zhì)量含量可以是大于5%。

[0055] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材中,聚乙烯的質(zhì)量占比大于或等于70%。較高的聚乙烯含量可使隔膜主材以聚乙烯為主,從而更好地利用聚乙烯實現(xiàn)高延伸和低閉

孔溫度的特性,同時提高可加工性。本申請一些具體實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材中,

聚乙烯的質(zhì)量占比可以是70%、80%、85%、90%、95%等。

[0056] 本申請一實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材僅包括聚乙烯,即聚烯烴多孔隔膜基材由聚乙烯樹脂形成。聚乙烯樹脂的種類不限,可以是超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、

低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯中的至少一種或多種。聚乙烯樹脂的分子量無特別限制,

本申請一些實施方式中,聚乙烯樹脂的分子量可以是5萬?500萬。本申請另一些實施方式

中,聚乙烯樹脂的分子量可以是10萬?200萬。該實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材可以是單

層結(jié)構(gòu),也可以是多層結(jié)構(gòu),多層結(jié)構(gòu)具體可以是兩層或三層等。當聚烯烴多孔隔膜基材為

多層結(jié)構(gòu)時,不同層的樹脂組成可以相同,也可以不同。

[0057] 本申請另一實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材還包括耐熱性樹脂,即聚烯烴多孔隔膜基材由聚乙烯樹脂和耐熱性樹脂共同形成。耐熱性樹脂的熔點高于聚乙烯,耐熱性樹

脂的加入可以提高隔膜耐熱性能,提高破膜溫度。本申請實施方式中,耐熱性樹脂可以是聚

丙烯、聚1?丁烯、聚1?戊烯、聚1?己烯、聚4?甲基?1?戊烯、聚1?辛烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基

丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯中的一種或多種。該實施方式中,聚烯烴

多孔隔膜基材可以是單層結(jié)構(gòu),也可以是多層結(jié)構(gòu),多層結(jié)構(gòu)具體可以是兩層或三層等。當

聚烯烴多孔隔膜基材為單層結(jié)構(gòu)時,該單層結(jié)構(gòu)由聚乙烯樹脂與上述一種或多種耐熱性樹

脂共同形成,聚乙烯樹脂與耐熱性樹脂均勻分布在聚烯烴多孔隔膜基材中。當聚烯烴多孔

隔膜基材為多層結(jié)構(gòu)時,不同層的樹脂組成可以相同,也可以不同。各膜層樹脂成分可以根

據(jù)實際產(chǎn)品需要進行調(diào)整。耐熱性樹脂與聚乙烯樹脂可以存在于同一層,也可以存在于不

同層中,即耐熱性樹脂可以是與聚乙烯樹脂共混形成單層膜層,也可以是耐熱性樹脂單獨

形成單層膜層,再與聚乙烯樹脂膜層層疊。

[0058] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的厚度為1μm?14μm。本申請一些實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的厚度可以是1μm?10μm。本申請另一些實施方式中,聚烯烴多孔

隔膜基材的厚度可以是9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm。具體可根據(jù)實際需求設(shè)

定。

[0059] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的孔隙率為20%?60%。適合的孔隙率可提供有效的離子傳輸?shù)耐ǖ馈?br />
[0060] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的透氣值大于或等于50sec/100cc。[0061] 本申請實施方式中,聚烯烴多孔隔膜基材的多孔孔徑可以是小于200nm。[0062] 本申請實施方式中,為了使電池隔膜具有更良好的功能特性,電池隔膜還可以包括設(shè)置在聚烯烴多孔隔膜基材一側(cè)或兩側(cè)表面的隔膜涂層。該隔膜涂層可包括有機涂層、

無機涂層和/或有機無機復(fù)合涂層,其中,無機涂層可以包括陶瓷涂層,陶瓷涂層材質(zhì)可選

自氧化鋁,氧化硅,氧化鈦,氧化鋯,氧化鋅,氧化鋇,氧化鎂,氧化鈹,氧化鈣,氧化釷,氮化

鋁,氮化鈦,勃母石,磷灰石,氫氧化鋁,氫氧化鎂,硫酸鋇,氮化硼,碳化硅,氮化硅,立方氮

化硼,六方氮化硼,石墨,石墨烯,介孔分子篩(MCM?41,SBA?15)中的一種或幾種。有機涂層

可以是油性聚偏氟乙烯涂層、偏二氟乙烯?六氟丙烯共聚物涂層、聚苯乙烯涂層、芳綸涂層、

聚丙烯酸酯或其改性物涂層、聚酯涂層、聚芳酯涂層、聚丙烯腈涂層、芳香族聚酰胺涂層、聚

酰亞胺涂層、聚醚砜涂層、聚砜涂層、聚醚酮涂層、聚醚酰亞胺涂層、聚苯并咪唑中的一種或

多種。有機無機復(fù)合涂層為上述無機涂層材料與有機涂層材料混合制備得到。具體涂層的

選擇可以根據(jù)實際需要設(shè)定。本申請一具體實施方式中,隔膜涂層包括陶瓷涂層和設(shè)置在

隔膜涂層上的油性聚偏氟乙烯(PDF)涂層。其中,陶瓷耐高溫可以提高隔膜的耐熱性。聚偏

氟乙烯具有一定粘結(jié)性能,可以提高隔膜與正負極片之間的粘結(jié)力,提升電芯的硬度,進一

步提高電芯針刺測試通過率。當然,在本申請其他一些實施方式中,油性聚偏氟乙烯涂層也

可以直接涂在基材表面。本申請實施方式中,隔膜涂層的厚度可以是0.5μm?10μm。

[0063] 通過實施本申請實施例,能夠使電芯在機械濫用時,降低隔膜被刺破風(fēng)險,降低正負極短路發(fā)生的概率,提高電芯的安全性。另外通過控制隔膜較低的結(jié)晶度,也同時使得隔

膜具有較低的閉孔溫度,能夠使電芯在熱濫用時,及時切斷離子通路,從而進一步提高電芯

安全性。通過加入耐熱性樹脂,可以提高隔膜耐熱性能,提高破膜溫度,降低熱濫用時的破

膜風(fēng)險。此外,該隔膜采用聚乙烯樹脂或聚乙烯樹脂摻入其他耐熱性樹脂,通過傳統(tǒng)濕法隔

膜制造工藝就能達到高延伸率的特性,不需要通過對基材進行二次處理來提高延伸率,不

會引入繁瑣的工藝,利于成本控制。

[0064] 本申請中,熱濫用是指電芯在熱(或高溫)方面的濫用測試,比如熱箱測試(高溫≥130度烘烤電芯);而機械濫用是指電芯在外部機械用力方面的濫用測試,比如針刺測試、撞

擊測試等。

[0065] 如圖3所示,本申請實施例還提供了上述電池隔膜的制備方法,包括:[0066] S101、將聚烯烴樹脂原料和溶劑進行混煉得到混合液,聚烯烴樹脂原料包括聚乙烯樹脂原料;所述聚乙烯樹脂原料混合在一起后測得的結(jié)晶度<55%;

[0067] S102、將混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材;[0068] S103、將片材經(jīng)一次拉伸、萃取、干燥后形成多孔薄膜;[0069] S104、將多孔薄膜經(jīng)二次拉伸、熱定型后得到聚烯烴多孔隔膜基材;在將聚烯烴樹脂原料制備成聚烯烴多孔隔膜基材的加工過程中,控制聚乙烯樹脂原料到成品隔膜基材的

結(jié)晶度增長小于12%,所得聚烯烴多孔隔膜基材采用差示掃描量熱儀測得的聚乙烯的一次

升溫結(jié)晶度<65%,二次升溫結(jié)晶度<55%,且一次升溫結(jié)晶度和二次升溫結(jié)晶度兩者的差

值小于12%。

[0070] 本申請實施方式中,聚烯烴樹脂原料在制備成隔膜基材的加工過程中,聚烯烴的結(jié)晶度會發(fā)生變化。通過控制原料在加工過程中的結(jié)晶度的增長值,可以控制成品隔膜的

最終結(jié)晶度在較低水平。具體地,控制聚乙烯樹脂原料到成品隔膜基材的結(jié)晶度增長小于

12%可顯著提升隔膜的延伸率,結(jié)晶度增長值越低,提升延伸率的效果越明顯。本申請一些

實施方式中,控制結(jié)晶度增長小于或等于11%。本申請另一些實施方式中,控制結(jié)晶度增長

小于或等于10%,具體例如是控制結(jié)晶度增長在10%、9%、8%,7%,6%,5%、4%、3%、2%

或1%。

[0071] 本申請制備方法采用上述傳統(tǒng)濕法工藝制造聚烯烴隔膜基材,其中通過選擇控制隔膜原料的結(jié)晶度,通過工藝控制成品隔膜基材的結(jié)晶度,以及控制隔膜原料聚乙烯樹脂

到成品隔膜基材的結(jié)晶度增長值在<12%,從而獲得具有高延伸率和低閉孔溫度的隔膜基

材,高延伸率的特性使隔膜基材在電芯機械濫用時具有良好的延展性,有抑制電芯短路的

效果,從而提升電芯的安全性能,低閉孔特性使電芯在熱濫用時,及時切斷離子通路,提高

電芯安全性。

[0072] 本申請實施方式中,步驟S101中,如果對聚乙烯樹脂原料進行優(yōu)化,例如采用結(jié)晶度較低的聚乙烯樹脂原料,可以進一步提高隔膜基材的延伸率,同時可以降低隔膜的閉孔

溫度。本申請實施方式中,聚乙烯樹脂原料含有結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。具體地,聚乙烯

樹脂原料可以包含一種或多種聚乙烯樹脂,當包含多種聚乙烯樹脂時,可以是包含一種或

多種結(jié)晶度<50%的聚乙烯樹脂。本申請實施方式中,聚乙烯樹脂原料中,結(jié)晶度<50%的聚

乙烯的質(zhì)量含量可以是大于5%。

[0073] 本申請實施方式中,聚烯烴樹脂原料還可以包括耐熱性樹脂,耐熱性樹脂的熔點高于聚乙烯。耐熱性樹脂可以是聚丙烯、聚1?丁烯、聚1?戊烯、聚1?己烯、聚4?甲基?1?戊烯、

聚1?辛烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯中的一

種或多種。

[0074] 本申請實施方式中,將聚烯烴樹脂原料和溶劑進行混煉得到混合液的具體操作可以是:將聚烯烴樹脂原料、高沸點溶劑、添加劑在雙螺桿擠出機中高溫下熔融混煉,形成均

一的液相。高沸點溶劑可以是壬烷、癸烷、萘烷、對二甲苯、十一碳烷、十二碳烷、液體石蠟等

脂肪族或環(huán)式的烴、或沸點與它們對應(yīng)的礦油餾分等?;鞜挏囟刃韪哂诰巯N的熔點,具體

可以是180℃?230℃。添加劑可以是抗氧劑、納米無機填料、成核劑中的一種或多種。在其他

實施方式中,還可以根據(jù)產(chǎn)品實際需要加入其他添加劑。

[0075] 本申請實施方式中,步驟S102中,將混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材的具體操作可以是:將混煉均勻的熔體通過狹縫式的模頭進行擠出,擠出的熔體在冷卻輥上進行冷卻

鑄片形成凝膠狀片材,該片材是液相溶劑與固相聚烯烴的固?液相分離狀態(tài)。狹縫的間隙通

常為0.1?5mm,擠出時熔體溫度160?230℃,擠出速度可為0.2?15m/min。本申請實施方式中,

將混合液進行擠出,并冷卻鑄成片材的操作中,冷卻的速度大于60℃/分鐘。冷卻速度對于

控制此步固相聚烯烴的結(jié)晶度非常重要,冷卻速度太低,準晶胞單元增大,結(jié)晶度升高,冷

卻速度提高,形成小而致密的晶胞單元,利于控制整個固相聚烯烴的結(jié)晶度。

[0076] 本申請實施方式中,當制備具有多層結(jié)構(gòu)的聚烯烴多孔隔膜基材時,可以在步驟S102采用現(xiàn)有多模頭一同擠出方式獲得。

[0077] 本申請實施方式中,凝膠狀片材在加熱后通過一次拉伸可以形成多孔結(jié)構(gòu),同時機械強度提高。步驟S103中,一次拉伸包括MD(縱向)和TD(橫向)兩個方向的拉伸,拉伸方式

可以選擇雙向同步拉伸、雙向異步拉伸、雙向組合拉伸(同步和異步的組合)中的任意一種。

其中,一次拉伸過程中,MD×TD拉伸總倍數(shù)≤36倍。具體地,MD單向拉伸倍數(shù)≤6倍,TD單向

拉伸倍數(shù)≤6倍。進一步地,一次拉伸過程中,MD×TD拉伸總倍數(shù)≤25倍。具體地,MD單向拉

伸倍數(shù)≤5倍,TD單向拉伸倍數(shù)≤5倍。本申請通過控制一次拉伸過程的拉伸倍數(shù)在較小值,

有利于獲得高延伸率隔膜基材。本申請一些實施方式中,一次拉伸的MD×TD拉伸總倍數(shù)可

為12.25?23.04倍,MD或TD單向拉伸倍數(shù)為3.5?4.8倍,拉伸溫度可以是介于晶體分散溫度

和熔點之間,具體可以為105℃?135℃之間。MD和TD單方向的拉伸速度可為2%?70%/秒。

[0078] 本申請實施方式中,將上述拉伸后的凝膠狀片材采用萃取劑進行萃取,除去片材中的溶劑,得到多孔結(jié)構(gòu)的薄膜。萃取劑可以采用二氯甲烷、四氯化碳、乙醚、戊烷、己烷等

易揮發(fā)性溶劑。

[0079] 本申請實施方式中,步驟S104中,將經(jīng)過萃取、干燥后的多孔薄膜需進一步進行二次拉伸,二次拉伸包括向MD和TD兩個方向拉伸,可以是只進行MD或TD單向拉伸,也可以兩個

方向均拉伸。其中,MD單向拉伸倍數(shù)1?2倍,TD單向拉伸倍數(shù)1?2倍;二次拉伸的溫度介于晶

體分散溫度和熔點之間,二次拉伸的拉伸溫度可為105℃?130℃。

[0080] 本申請實施方式中,經(jīng)二次拉伸后的熱定型處理可以對隔膜基材的部分物性參數(shù)進行一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié),如:熱收縮率、透氣值等。

[0081] 本申請實施方式中,上述電池隔膜的制備方法還可包括在聚烯烴多孔隔膜基材上進行隔膜涂層處理,該隔膜涂層可包括有機涂層、無機涂層和/或有機無機復(fù)合涂層,其中,

無機涂層可以包括陶瓷涂層,陶瓷涂層材質(zhì)可選自氧化鋁,氧化硅,氧化鈦,氧化鋯,氧化

鋅,氧化鋇,氧化鎂,氧化鈹,氧化鈣,氧化釷,氮化鋁,氮化鈦,勃母石,磷灰石,氫氧化鋁,氫

氧化鎂,硫酸鋇,氮化硼,碳化硅,氮化硅,立方氮化硼,六方氮化硼,石墨,石墨烯,介孔分子

篩(MCM?41,SBA?15)中的一種或幾種。有機涂層可以是油性聚偏氟乙烯涂層、偏二氟乙烯?

六氟丙烯共聚物涂層、聚苯乙烯涂層、芳綸涂層、聚丙烯酸酯或其改性物涂層、聚酯涂層、聚

芳酯涂層、聚丙烯腈涂層、芳香族聚酰胺涂層、聚酰亞胺涂層、聚醚砜涂層、聚砜涂層、聚醚

酮涂層、聚醚酰亞胺涂層、聚苯并咪唑涂層中的一種或多種。有機無機復(fù)合涂層為上述無機

涂層材料與有機涂層材料混合制備得到。具體涂層的選擇可以根據(jù)實際需要設(shè)定。本申請

一具體實施方式中,先進行雙面的陶瓷涂層處理,再在陶瓷涂層表面進行雙面的油性聚偏

氟乙烯涂層處理。其中,陶瓷耐高溫可以提高隔膜的耐熱性。聚偏氟乙烯具有一定粘結(jié)性

能,可以提高隔膜與正負極片之間的粘結(jié)力,提升電芯的硬度,進一步提高電芯針刺測試通

過率。當然,在本申請其他一些實施方式中,油性聚偏氟乙烯涂層也可以直接涂在基材表

面。本申請實施方式中,隔膜涂層的厚度可以是0.5μm?10μm。

[0082] 本申請實施例還提供一種電池,包括正極、負極、以及位于正極與負極之間的隔膜、電解液,其中,隔膜包括本申請實施例上述提供的電池隔膜。本申請實施方式中,電池可

以是鋰離子電池。本發(fā)明實施例提供的電池,可用于終端消費產(chǎn)品,如手機、平板電腦、移動

電源、便攜機、筆記本電腦以及其它可穿戴或可移動的電子設(shè)備,提高產(chǎn)品安全可靠性。

[0083] 本申請實施方式中,正極可包括正極集流體和設(shè)置在正極集流體上的正極活性材料層,正極活性材料層包括正極活性材料,正極活性材料可以但不限于是鋰的復(fù)合金屬氧

化物(如鎳鈷錳酸鋰等)、聚陰離子鋰化合物L(fēng)iMx(PO4)y(M為Ni、Co、Mn、Fe、Ti、,0≤x≤5,0

≤y≤5)等。負極可包括負極集流體和設(shè)置在負極集流體上的負極活性材料層,負極活性材

料層包括負極活性材料,負極活性材料包括但不限于金屬鋰、鋰合金、鈦酸鋰、天然石墨、人

造石墨、MCMB、無定型碳、碳纖維、碳納米管硬碳、軟碳、石墨烯、氧化石墨烯、硅、硅碳化合

物、硅氧化合物和硅金屬化合物中的一種或多種。本申請實施方式中,鋰離子電池的可根據(jù)

現(xiàn)有工藝制備獲得。

[0084] 如圖4所示,本申請實施例還提供一種終端,該終端200可以是手機、也可以是平板電腦、移動電源、筆記本電腦、便攜機、智能穿戴產(chǎn)品等電子產(chǎn)品,包括殼體201、以及收容于

殼體201內(nèi)的顯示模組、電子元器件模組和電池(圖中未示出),電池為顯示模組和電子元器

件模組供電,其中,電池為本發(fā)明實施例上述提供的電池,殼體201可包括組裝在終端前側(cè)

的前蓋和組裝在后側(cè)的后殼,電池可固定在后殼內(nèi)側(cè)。

[0085] 下面通過具體實施例對本發(fā)明實施例進行進一步的說明。[0086] 實施例一[0087] 1.電池隔膜制備[0088] 樹脂原料采用質(zhì)均分子量Mw為60萬、結(jié)晶度為54%的單一聚乙烯樹脂,樹脂與石蠟油按質(zhì)量比25:75在雙螺桿擠出機中200℃溫度下熔融混煉,混煉時加入0.3%的抗氧劑,

混煉均勻的熔體經(jīng)過狹縫式模頭進行擠出、鑄片。模頭熔體的擠出速度為5m/min,鑄片冷卻

速度為80℃/min,凝膠片材在116℃下進行異步(非同步)一次雙向拉伸,MD和TD方向的拉伸

倍數(shù)均為4.5倍,拉伸速度為30%/s。一次拉伸后的膜再經(jīng)過二氯甲烷萃取,除去石蠟油組

分。經(jīng)過萃取后的膜在125℃下進行二次拉伸,二次拉伸只進行TD方向的拉伸,拉伸倍數(shù)為

1.1倍。最后再經(jīng)過熱定型后制成聚烯烴多孔隔膜基材。

[0089] 采用厚度為5um的上述聚烯烴多孔隔膜基材進行雙面Al2O3陶瓷處理和雙面油性PDF涂層處理,得到電池隔膜,其中單層陶瓷涂層(耐熱層)的厚度為1um,單層油性PDF涂

層(粘結(jié)層)厚度為1um。

[0090] 2.電池制備[0091] 正極極片制作:將正極活性材料鈷酸鋰、導(dǎo)電劑SP、粘接劑PDF以97:1.5:1.5的比例在NMP溶劑中攪拌均勻混合成正極漿料,采用涂布設(shè)備將正極漿料均勻涂布在鋁箔的兩

面,經(jīng)烘箱烘干去除NMP溶劑。將涂布后的極片經(jīng)過冷壓、分條、極耳焊接工序后制成正極極

片。

[0092] 負極極片制作:將負極活性材料人造石墨、增稠劑CMC、粘接劑SBR以97:1.3:1.7的重量比例在去離子水中攪拌均勻混合成負極漿料,采用涂布設(shè)備將負極漿料均勻涂布在銅

箔的兩面,經(jīng)烘箱烘干后的極片經(jīng)過冷壓、分條、極耳焊接工序制成負極極片。

[0093] 將上述正負極極片和實施例一電池隔膜一起進行卷繞制成裸電芯,電芯的容量為4.5Ah,工作電壓范圍為3.0?4.45,將電芯再經(jīng)過封裝、烘烤、注液、化成等工序制成鋰離子

電池。

[0094] 實施例二[0095] 樹脂原料采用質(zhì)均分子量Mw為60萬、結(jié)晶度為54%的單一聚乙烯樹脂,樹脂與石蠟油按質(zhì)量比25:75在雙螺桿擠出機中200℃溫度下熔融混煉,混煉時加入0.3%的抗氧劑,

混煉均勻的熔體經(jīng)過狹縫式模頭進行擠出、鑄片。模頭熔體的擠出速度為5.5m/min,鑄片冷

卻速度為80℃/min,凝膠片材在118℃下進行異步一次雙向拉伸,MD和TD方向的拉伸倍數(shù)均

為4倍,拉伸速度為33%/s。一次拉伸后的膜再經(jīng)過二氯甲烷萃取,除去石蠟油組分。經(jīng)過萃

取后的膜在126℃下進行二次拉伸,二次拉伸只進行TD方向的拉伸,拉伸倍數(shù)為1.1倍。最后

再經(jīng)過熱定型后制成聚烯烴多孔隔膜基材。

[0096] 電池制備與實施例一相同。[0097] 實施例三[0098] 樹脂原料采用50質(zhì)量%的質(zhì)均分子量(Mw)為60萬、結(jié)晶度為60%的聚乙烯樹脂A與50質(zhì)量%的Mw為20萬、結(jié)晶度為40%的聚乙烯樹脂B,上述聚乙烯樹脂組合物與石蠟油按

質(zhì)量比28:72在雙螺桿擠出機中200℃溫度下熔融混煉,混煉時加入0.3%的抗氧劑,混煉均

勻的熔體經(jīng)過狹縫式模頭進行擠出、鑄片。模頭熔體的擠出速度為5m/min,鑄片冷卻速度為

80℃/min,凝膠片材在116℃下進行異步一次雙向拉伸,MD和TD方向的拉伸倍數(shù)均為4倍,拉

伸速度為30%/s。一次拉伸后的膜再經(jīng)過二氯甲烷萃取,除去石蠟油組分。經(jīng)過萃取后的膜

在125℃下進行二次拉伸,二次拉伸只進行TD方向的拉伸,拉伸倍數(shù)為1.1倍。最后再經(jīng)過熱

定型后制成聚烯烴多孔隔膜基材。

[0099] 電池制備與實施例一相同。[0100] 實施例四[0101] 樹脂原料采用50質(zhì)量%的質(zhì)均分子量(Mw)為60萬、結(jié)晶度為54%的聚乙烯樹脂A與40質(zhì)量%的Mw為20萬、結(jié)晶度為40%的聚乙烯樹脂B及10質(zhì)量%的聚丙烯(PP)耐熱樹脂

C,上述樹脂組合物與石蠟油按質(zhì)量比30:70在雙螺桿擠出機中200℃溫度下熔融混煉,混煉

時加入0.3%的抗氧劑,混煉均勻的熔體經(jīng)過狹縫式模頭進行擠出、鑄片。模頭熔體的擠出

速度為5m/min,鑄片冷卻速度為80℃/min,凝膠片材在116℃下進行異步一次雙向拉伸,MD

和TD方向的拉伸倍數(shù)均為4倍,拉伸速度為30%/s。一次拉伸后的膜再經(jīng)過二氯甲烷萃取,

除去石蠟油組分。經(jīng)過萃取后的膜在125℃下進行二次拉伸,二次拉伸只進行TD方向的拉

伸,拉伸倍數(shù)為1.1倍。最后再經(jīng)過熱定型后制成聚烯烴多孔隔膜基材。

[0102] 電池制備與實施例一相同。[0103] 實施例五[0104] 電池隔膜制備:其中隔膜基材制備與實施例四相同,制得隔膜基材后,采用厚度為5um的隔膜基材進行雙面油性PDF+Al2O3混合涂層處理得到電池隔膜,其中單層涂層的厚度

為1.5um。

[0105] 電池制備與實施例一相同。[0106] 實施例六[0107] 電池隔膜制備:其中隔膜基材制備與實施例四相同,制得隔膜基材后,采用厚度為5um的隔膜基材進行單面Al2O3陶瓷處理和雙面油性PDF涂層處理,其中單層陶瓷涂層的厚

度為1um,單層油性PDF涂層厚度為1um。

[0108] 電池制備與實施例一相同。[0109] 對比實施例[0110] 電池隔膜制備:樹脂原料僅采用Mw為60萬、結(jié)晶度為60%的聚乙烯樹脂A,基膜制造工藝中,聚乙烯溶液濃度為25%,鑄片冷卻速度為70℃/min,一次拉伸MD和TD方向的倍數(shù)

均為7倍,TD方向二次拉伸的倍數(shù)為1.4倍,其它制造參數(shù)與實施例一相同。

[0111] 電池制備與實施例一相同。[0112] 將本發(fā)明實施例一和對比例制備得到的隔膜基材和電池進行如下測試:[0113] 1、隔膜基材延伸率測試:將隔膜基材分別按MD和TD方向裁切出寬度15mm、長度大于50mm(比如100mm)的小條。如果測試MD方向的延伸率,則寬度15mm是指隔膜基材的TD方

向,長度100mm是指隔膜基材的MD方向;如果測試TD方向的延伸率,則寬度15mm是指隔膜基

材的MD方向,長度100mm是指隔膜基材的TD方向。將上述小條采用多功能拉力機進行拉伸測

試,測試條件為:樣品寬度15mm,測試前上下夾具間基材的長度固定為50mm記為L0(裁切的

樣品長度大于50mm是為了方便夾具將隔膜樣品夾住),設(shè)置拉力機的拉伸速度為100mm/

min。開始拉伸樣品,直至樣品剛被拉斷時夾具間的距離記為L1,延伸率=(L1?L0)/L0。

[0114] 2、隔膜基材厚度測試:采用萬分測厚儀沿隔膜基材TD方向測試至少10個點的厚度,取其平均值作為隔膜基材的厚度。

[0115] 3、隔膜結(jié)晶度測試:將隔膜基材樣品采用差示掃描量熱計(DSC)在氮氣氛圍下,以10℃/min升溫到200℃(該過程隔膜基材熔化吸熱,將測得的熔化吸熱量除以標準熔化吸熱

量得到一次升溫結(jié)晶度),樣品繼續(xù)在200℃下保溫3min(此時隔膜基材已完全熔化為聚乙

烯樹脂原料,由聚乙烯樹脂加工成隔膜基材時產(chǎn)生的應(yīng)力已完全去除),再以10℃/min降溫

到40℃并保溫3min(此過程是聚乙烯樹脂原料在無外部應(yīng)力作用下自身結(jié)晶的過程),再以

10℃/min升溫到200℃(該過程是隔膜基材樣品第二次熔化,得到的是二次升溫結(jié)晶度,實

際上代表了聚乙烯樹脂原料本身的結(jié)晶度)。因而隔膜基材最初連續(xù)兩次的升溫結(jié)晶度差

值,代表了聚乙烯樹脂原料在加工成隔膜基材過程中,因外部溫度和應(yīng)力造成的結(jié)晶度增

長。

[0116] 4、閉孔溫度測試:采用升溫內(nèi)阻法進行測試。隔膜置于不銹鋼夾具或其它類似夾具之內(nèi)并注入適量電解液,將上述夾具置于烘箱中,以一定速度進行升溫,同時監(jiān)控夾具的

阻值和溫度,當阻值發(fā)生突增(50倍)時的溫度即為隔膜的閉孔溫度。

[0117] 5、破膜溫度測試:在上述閉孔溫度測試的基礎(chǔ)上繼續(xù)延長測試時間,當阻值突降時的溫度即為隔膜的破膜溫度。

[0118] 6、電池的安全測試[0119] 6.1針刺測試:電池按標準充電模式充滿電后,在24h以內(nèi)進行測試。把電芯放置于一平面上,采用直徑為3mm的鋼釘,以150mm/s的速度垂直刺透電芯,鋼釘刺透電芯后續(xù)繼續(xù)

保持5min或電芯表明溫度降至50℃則停止測試,電芯不起火、不爆炸則通過測試。

[0120] 6.2撞擊測試:電池按標準充電模式充滿電后,在24h以內(nèi)進行測試。把電芯放置于一平面上,并將一個直徑15.8±0.1mm的鋼柱置于電池中心,鋼柱的縱軸平行于平面??梢?br />
在鋼柱左右兩側(cè)使用夾具固定,但不允許在鋼柱下方使用海綿等具有緩沖功能的物品進行

固定。將9.1±0.46kg重物從610±25mm處自由下落至測試電芯上,跌落高度為沖擊重物底

部面到樣品表面的距離。電芯不起火、不爆炸則通過測試。

[0121] 6.3熱箱測試:電池按標準充電模式充滿電后,在12~24h內(nèi)進行測試。用對流方式或循環(huán)熱空氣箱以起始溫度25±3℃進行加熱,溫變率5±2℃/min,升溫至140±2℃,保持

30min后結(jié)束試驗。電芯不起火、不爆炸則通過測試。

[0122] 6.4過充測試:電池進行測試放電,之后放入防爆箱中。接好熱電偶(將熱電偶的觸點固定在電芯表面的中心部位),并接上電源進行充電,以3C恒定電流充電至4.6,直至電

壓達到最大值,滿足以下任一條件即可停止測試:a)持續(xù)充電時間達到7h;b)電芯溫度下降

到比峰值低20%,電芯不起火、不爆炸則通過測試。

[0123] 上述測試結(jié)果列于表1:[0124][0125][0126] 從上述測試結(jié)果可知,實施例一采用結(jié)晶度為54%的單一聚乙烯樹脂原料,通過工藝控制結(jié)晶度的增長在8%的水平,最終隔膜成品的一次結(jié)晶度為62%,而對比例采用

60%結(jié)晶度的聚乙烯樹脂原料,加工過程中的結(jié)晶度增長為15%,成品隔膜的一次結(jié)晶度

為75%。實施例一的隔膜基材延伸率分別為MD方向210%,TD方向190%,顯著高于對比例的

100%和80%。因此在針刺和撞擊等機械濫用測試中,實施例一具有明顯的優(yōu)勢,通過率均

達到80%,而對比例分別只有40%和30%。

[0127] 實施例二在實施例一的基礎(chǔ)上進一步降低了一次和二次結(jié)晶度的增長水平,達到6%,因此隔膜基材延伸率有進一步提升,針刺和撞擊的通過率提升到90%。同時,隔膜基材

的閉孔溫度降低到139℃,因此熱箱和過充等熱濫用測試有一定改善,分別達到30%和

40%。

[0128] 實施例三從原料方面控制結(jié)晶度,采用了部分結(jié)晶度較低(40%)的聚乙烯樹脂原料B,從基膜的二次升溫結(jié)晶度即原料的結(jié)晶度可知,實施例三的原料結(jié)晶度(組合物)為

50%低于對比例的60%。同時,實施例三在工藝方面通過采用較低的拉伸倍數(shù):一次拉伸MD

和TD均為4倍,二次拉伸TD為1.1倍,均低于對比例的7倍和1.4倍。從而控制了聚乙烯樹脂在

加工過程中的結(jié)晶度增長,即實施例三的結(jié)晶度差值為8%,對比例的結(jié)晶度差值為15%。

實施例三從原料和工藝兩個維度對結(jié)晶度的控制,使基膜的結(jié)晶度處于較低水平,實施例

三基膜的一次升溫結(jié)晶度為58%,明顯低于對比例的75%。而低結(jié)晶度使基膜具有更好的

延展性能,具體地實施例三MD和TD方向的延伸率分別為220%和200%,顯著高于對比例的

100%和80%?;さ母哐由炻侍匦允闺娦驹跈C械濫用時具有更高的通過率。因此,實施例

三在針刺和撞擊測試中的通過率均達到90%,而對比例的通過率僅為40%和30%。同時,因

采用了結(jié)晶度低于50%的原料B,該基膜的閉孔溫度降低到133℃,顯著低于對比例的143

℃,因此該隔膜基材所制備的電芯在熱箱和過充等熱濫用測試有顯著改善。

[0129] 實施例四在實施例三的基礎(chǔ)上加入了耐熱樹脂材料聚丙烯(PP),獲得的隔膜基材同時具備高延伸率(MD延伸率220%,TD延伸率200%),低閉孔溫度(136℃),高破膜溫度

(160℃),因此該隔膜所制備的電芯在針刺、撞擊、熱箱、過充等濫用測試均達到100%通過

率,全面提升了電芯的安全性能。

[0130] 實施例五在實施例四的基礎(chǔ)上將隔膜涂層替換成雙面油性PDF+Al2O3混涂涂層,因去掉了陶瓷耐熱層,使隔膜的耐熱性有所降低,其在電芯濫用測試時通過率均有所降低,

但仍顯著優(yōu)于對比例。

[0131] 實施例六在實施例四的基礎(chǔ)上僅采用單面陶瓷耐熱涂層,隔膜的耐熱性有所降低,其在電芯濫用測試時通過率均有所降低,但仍顯著優(yōu)于對比例。

[0132] 本申請實施例通過優(yōu)化制膜的原料和工藝,從而控制隔膜基材的結(jié)晶度來實現(xiàn)高延伸率隔膜的目的,不需要額外增加工序和設(shè)備,可完全采用現(xiàn)有商用隔膜的生產(chǎn)線,具備

可生產(chǎn)性和實用性。



聲明:
“電池隔膜及其制備方法、電池和終端” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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