調控聚烯烴微孔膜形成的方法和鋰電池隔膜的形成方法技術

本發明專利技術提供一種調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其包括如下步驟：調節聚烯烴基膜熱處理條件，在熱處理過程中產生聚烯烴基膜的亞穩相；利用差式掃描量熱儀監測各個熱處理過程中產生的聚烯烴基膜亞穩相；監測各個聚烯烴基膜亞穩相形成的微孔的性能，根據監測到的聚烯烴基膜亞穩相與微孔性能來調控聚烯烴基膜的微孔形成。本發明專利技術還提供一種鋰電池隔膜的形成方法。在上述調控方法中，借助于差式掃描量熱儀分析手段，監測亞穩相的形成及其性能對最后的微孔形成的影響，得到形成不同微孔性能的聚烯烴基膜所對應的聚烯烴基膜亞穩相結構，從而能夠通過調節熱處理條件來調控聚烯烴基膜的形成，可適用于制作各種孔徑需求的鋰電池的隔膜。

Method for controlling formation of polyolefin microporous membrane and method for forming lithium battery separator

The present invention provides a method for controlling formation of polyolefin microporous membrane, which comprises the following steps: adjusting the heat treatment conditions to produce polyolefin film, polyolefin film in the heat treatment process of metastable phase; by using differential scanning calorimetry monitoring various heat treatment produced in the process of polyolefin microporous membrane of metastable phase; performance monitoring of various polyolefins the metastable phase formation of basement membrane, the formation of microporous polyolefin membrane to control the properties of polyolefin microporous membrane according to the metastable phase to the monitoring. The invention also provides a method for forming the separator of the lithium battery. In the control method, by means of differential scanning calorimetry analysis method, and its effect on the performance of the final formation of microvoid formation phase monitoring metastable get the corresponding membrane form different properties of polyolefin microporous polyolefin membrane structure so as to form a metastable phase, by adjusting the heat treatment conditions to control the polyolefin membrane and diaphragm the lithium battery can be suitable for all kinds of needs of the aperture.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及聚烯烴基膜制造
，具體涉及一種調控聚烯烴微孔膜形 成的方法以及鋰電池隔膜的形成方法。
技術介紹
聚烯烴基膜能夠形成微孔結構，常用作鋰離子電池的隔膜，對于鋰離子電 池來說，不同的應用領域要求鋰離子電池側重于不同的電學性能，如高倍率放 電、存儲容量大及循環性好等。對不同電學性能要求的鋰離子電池，其對隔膜 的要求也各異。這便要求隔膜也應相應的進行定制化生產。目前聚烯烴微孔膜主要采用采用熱致相分離法和拉伸法兩種方法生產。熱 致相分離法由于在制膜過程中采用有機溶劑萃取方法，設備投資大、成本高， 同時還給環境保護及安全生產都將帶來較大壓力。而拉伸法的基本原理是將聚 烯烴熔融擠出后的基膜經過單向或雙向拉伸便得到微孔膜，投資小、成本較低， 而且整個過程無污染物排放。拉伸法制備微孔膜主要有兩種實施方法 一種是利用聚烯烴晶型轉變時密 度發生改變及晶區缺陷產生微孔。這種方法制得的微孔膜存在孔徑小、孔徑分 布不均、孔隙率低、透氣差等缺陷，目前還較少用作鋰電池隔膜。另一種是將 聚烯烴熔體擠出經過熱處理得到具有硬彈性特性的基膜，基膜再經過拉伸和熱 定型即制得微孔膜。目前利用這種方法已實現工業化生產鋰離子電池隔膜。如上所述，為滿足鋰離子電池在不同電學性能上的要求，使得隔膜也要求 相應的進行定制化生產。雖然拉伸法制備微孔膜具有綠色環保、成本低等眾多 優點，但其存在工藝復雜、孔徑及其分布難以控制，無法滿足隔膜的定制化生 產，因而阻止了這類隔膜的廣泛應用。目前，要利用拉伸法來制備孔徑和孔隙4率完全可控對于隔膜制造商而言還具有相當大的難度，因此如何尋找一種可實 現孔徑和孔隙率完全可控的隔膜監測方法和生產方法具有非常重要的意義，同 時也是擴大鋰離子電池應用領域的關鍵所在。
技術實現思路
有鑒于此，有必要提供一種調控聚烯烴微孔膜形成的方法及鋰電池隔膜的 形成方法，該方法實施容易、能有效的對孔徑及孔隙率進行調節，實現聚烯烴 基膜以及鋰電池隔膜的定制化生產。一種調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其包括如下步驟 調節聚烯烴基膜熱處理條件，在熱處理過程中產生聚烯烴基膜的亞穩相； 利用差式掃描量熱儀監測各個熱處理過程中產生的聚烯烴基膜亞穩相；及 監測各個聚烯烴基膜亞穩相形成的微孔的性能，根據監測到的聚烯烴基膜 亞穩相與微孔性能來調控聚烯烴基微孔膜的形成。以及， 一種鋰電池隔膜的形成方法，其包括如下步驟 對聚烯烴基膜進行熱處理，根據上述的調控聚烯烴微孔膜形成的方法來調 控聚烯烴基膜的微孔形成，獲得具備所需微孔性能的前驅體；將熱處理的前驅體進行拉伸處理，使得前驅體經拉伸后轉化成呈現微孔膜 的伸直《連晶相；及對拉伸后的前驅體進行熱定型，得到微孔受控的鋰電池隔膜。 在上述方法中，通過差式掃描量熱儀來監測聚烯烴基膜亞穩相，同時監測 各個聚烯烴基膜亞穩相對應形成的微孔性能，根據監測結果來調控聚烯烴基膜 的形成，該方法主要是借助于差式掃描量熱儀分析手段，監測亞穩相的形成及 其性能對最后的微孔形成的影響，得到形成不同微孔性能的聚烯烴基膜所對應 的聚烯烴基膜亞穩相結構，從而能夠通過調節熱處理條件來調控聚烯烴基膜的 微孔形成，以進一步獲得所需微孔性能的鋰電池隔膜。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中圖1是本專利技術實施例的調控聚烯烴微孔膜形成的方法流程圖2是典型的聚烯烴基膜的差式掃描量熱儀譜圖(以下簡稱DSC圖)；圖3是本專利技術實施例的調控聚烯烴微孔膜形成的方法中熱處理后的一種聚烯烴基膜亞穩相的DSC圖4是本專利技術實施例的調控聚烯烴微孔膜形成的方法中熱處理后的另一種聚烯烴基膜亞穩相的DSC圖5是本專利技術實施例的鋰電池隔膜的形成方法流程圖6是本專利技術實施例的方法獲得的聚烯烴微孔膜的DSC圖；及圖7是本專利技術實施例的方法獲得的聚烯烴微孔膜的掃描電鏡圖(以下簡稱SEM圖)。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。請參閱圖1,本專利技術實施例的調控聚烯烴微孔膜形成的方法包括如下步驟S01:調節聚烯烴基膜熱處理條件，在熱處理過程中產生聚烯烴基膜的亞穩相；S02:利用差式掃描量熱儀監測各個熱處理過程中產生的聚烯烴基膜亞穩相；及S03:監測各個聚烯烴基膜亞穩相形成的微孔的性能，根據監測到的聚烯烴基膜亞穩相與微孔性能來調控聚烯烴微孔膜的形成。在聚烯烴基膜熱處理過程中，能夠完善其非晶部分結構和消除結晶部分缺陷，這樣得到一種硬彈性前驅體。由于在熱處理過程中，基膜的結晶結構發生變化，在晶區和非晶區之間形成一個亞穩相，因而該硬彈性前驅體是一種亞穩相態的聚烯烴基膜。其中，熱處理條件包括熱處理的溫度和/或時間，因而，調節聚烯烴基膜熱處理條件也就是調節熱處理的溫度和/或時間，本實施例分別對熱處理的溫度和時間進行了調節，通過改變熱處理的溫度和時間，得到不同亞穩相的聚烯烴基膜。聚烯烴基膜的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、聚l-丁烯、聚1-戊烯和聚4-曱基-l-戊烯中的至少一種。本實施例以聚乙烯為例，對于聚乙烯而言，其熱處理溫度在60-130。C,最佳溫度為80-110°C，熱處理時間為IO秒至IO小時，最佳為5-60分鐘。在聚丙烯材質的另一實施例中，熱處理溫度為80-160°C，最佳溫度為卯-15(TC。熱處理時間為20秒至IO小時，最佳為l-60分鐘。其中熱處理溫度可通過程序升溫法達到預先的設定溫度。穩定的晶相完好的聚烯烴基膜的DSC圖如圖2所示，通常具有一個明顯的峰，沒有其它雜峰，說明該聚烯烴基膜的晶相單一，沒有非晶結構和結晶缺陷存在，沒有亞穩相態，該DSC圖可在調控后測得，以便與亞穩相態的DSC圖相對比，以突顯亞穩相態的DSC圖的峰型特征。如圖3和4所示，為熱處理過程形成的聚烯烴基膜亞穩相的兩種DSC圖，在經過熱處理后，不同的熱處理條件都將反映在DSC圖中。在該DSC圖中，除表征聚燁烴基膜常規晶相的主峰之處，還有一個副峰，其出現在熱處理溫度之前，該副峰略微突起，這個副峰表征聚烯烴基膜亞穩相的存在。本實施例對這個亞穩相峰進行監測，包括監測該亞穩相峰的位置和/或峰面積大小，本實施例同時監測亞穩相峰的位置和峰面積，亞穩相峰的位置主要是相對于主峰的位置變化。具體監測時可通過比較亞穩相峰相對穩定晶相峰的位置來調控聚烯烴微孔膜的微孔性能。例如，通過調節亞穩相峰靠近主峰以及亞穩相峰面積大小來調控微孔的孔徑尺寸和孔徑分布，以調控聚埽烴微孔膜的微孔性能。在圖3中，亞穩相峰較為平緩，峰面積較小，而圖4中的亞穩相峰較為陡且敏銳，峰面積較大，兩圖中的亞穩相峰位置相似，都距離主峰約35。C左右。聚烯烴基膜亞穩相，即硬彈性前驅體是可控制的，例如可通過熱處理條件如溫度和時間進行了控制。例如，在高的熱處理溫度中，亞穩相峰往高溫上走。通過DSC監測到相應的亞穩相峰特征后，再監測各個聚烯烴基膜亞穩相形成的微孔的性能。微孔性能包括微孔的孔隙率、透氣性能、孔徑尺寸及孔徑分布中的至少一個，通過對這些微孔性能進行監測并控制，以調控聚烯烴微孔膜的形成。本實施例的監測結果表明，亞穩相峰的位置和峰面積對于后續微孔的大小及分布起著決定性的作用。本實施例便是通過對此亞穩相峰的監測來調控微孔的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其特征在于，包括如下步驟：　調節聚烯烴基膜熱處理條件，在熱處理過程中產生聚烯烴基膜的亞穩相；　利用差式掃描量熱儀監測各個熱處理過程中產生的聚烯烴基膜亞穩相；及　監測各個聚烯烴基膜亞穩相形成的 微孔的性能，根據監測到的聚烯烴基膜亞穩相與微孔性能來調控聚烯烴微孔膜的形成。

【技術特征摘要】
1、一種調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其特征在于，包括如下步驟調節聚烯烴基膜熱處理條件，在熱處理過程中產生聚烯烴基膜的亞穩相；利用差式掃描量熱儀監測各個熱處理過程中產生的聚烯烴基膜亞穩相；及監測各個聚烯烴基膜亞穩相形成的微孔的性能，根據監測到的聚烯烴基膜亞穩相與微孔性能來調控聚烯烴微孔膜的形成。2、 如權利要求1所述的調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其特征在于，所述 微孔性能包括微孔的孔隙率、透氣性能、孔徑尺寸及孔徑分布中的至少一個， 所述對聚烯烴微孔膜形成的調控包括調控微孔的孔徑尺寸及孔徑分布。3、 如權利要求1所述的調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其特征在于，所述 聚烯烴基膜的聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、聚l-丁烯、聚1-戊烯和聚4-曱基-1-戊烯中的至少一種。4、 如權利要求1所述的調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其特征在于，所述 調節聚烯烴基膜熱處理條件的步驟包括調節聚烯烴基膜熱處理溫度和/或時間。5、 如權利要求1所述的調控聚烯烴微孔膜形成的方法，其特征在于，所述 聚烯烴基膜亞穩相的監測包括監控由差式掃描量熱儀測得的亞穩相峰的位置和 /或面積。6、 如權利要求5所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳秀峰，陳勇，高東波，李華強，楊梅，
申請(專利權)人：深圳市星源材質科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：94[]