本发明属于锂电池,具体涉及一种低热收缩隔膜的生产方法和生产系统。
背景技术:
1、锂电池(又称锂离子电池)主要由正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳组成。锂电池结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将电池的正、负极分隔开来,防止正负极直接接触而短路,同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过,形成电流,在电池工作温度发生异常升高时,关闭电解质离子的迁移通道,切断电流保证电池安全。由此可见,隔膜的性能决定了电池界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
2、隔膜宽度设计的总体原则是防止正负极片直接接触而发生内部短路,由于电池在充放电过程中和热冲击等环境下,隔膜的热缩收性导致隔膜在长度和宽度方向上发生变形,隔膜褶皱的区域由于正负极间的距离增大,致使极化增大;隔膜拉伸的区域由于隔膜变薄而使微短路的可能性加大;隔膜边缘区域的收缩则可能导致正负极直接接触而发生内短路,这些都会使电池因热失控而发生危险。
3、中国专利cn116417755a公开一种湿法双向异步拉伸锂电池隔膜及其制备方法,该锂电池隔膜包括超高相对分子质量聚乙烯22~34份和白油66~78份,制备方法包括投料、挤出、铸片、纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型、收卷和分切,该隔膜虽然热收缩率较低,但其是针对特定配方的隔膜,不具通用性。
4、目前,仍然没有能够解决隔膜热收缩性的通用方法。
技术实现思路
1、本发明实际解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种能够解决隔膜热收缩性问题的通用的生产方法。
2、为达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
3、一种隔膜的热处理方法,所述热处理方法包括使隔膜依次经预热牵引机构、热定型机构和冷却机构进行处理的步骤;
4、所述热处理方法还包括使所述隔膜在进入所述热定型机构前先经第一张力隔断机构进行张力隔断以及使所述隔膜在经所述热定型机构处理后经第二张力隔断机构进行张力隔断的步骤。
5、本发明中,所述隔膜在热定型机构前后进行张力隔断,能够让隔膜在热定型机构进行热定型处理时,隔膜处于松弛状态,避免张力存在,大大降低隔膜热收缩率。若热定型工序中,隔膜未进行前后张力隔断,则隔膜在热定型处理时,会有一定的张力,影响定型效果,易发生热收缩。
6、在一些实施方式中,所述热定型机构包括多个热定型辊,所述隔膜依次经过多个所述热定型辊。在一些具体实施方式中,所述热定型辊为2个以上;优选地,所述热定型辊为3~8个。进一步优选地,所述热定型辊为5~6个。有助于进一步降低隔膜的热收缩率。
7、在一些具体实施方式中,所述热定型机构还包括烘箱,多个所述热定型辊设置在所述烘箱内,所述热处理方法还包括开启所述烘箱的步骤。
8、在一些具体实施方式中,所述热处理方法包括控制所述热定型辊的温度为90-120℃。
9、在一些具体实施方式中,所述热处理方法包括控制所述烘箱的工作温度为90-130℃。优选地,所述热定型辊与烘箱的工作温度差的绝对值为0~10℃。
10、在一些实施方式中,所述预热牵引机构包括多个预热牵引辊,所述第一张力隔断机构设置在任二个所述预热牵引辊之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述热定型机构和预热牵引机构之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述预热牵引机构的前方。
11、在一些实施方式中,所述冷却机构包括多个冷却辊,所述第二张力隔断机构设置在任二个所述冷却辊之间,或者所述第二张力隔断机构设置在所述热定型机构和冷却机构之间,或者所述第二张力隔断机构设置在所述冷却机构的后方。
12、在一些具体实施方式中,所述热处理方法还包括控制所述预热牵引辊的工作温度为90-120℃。
13、在一些具体实施方式中,所述热处理方法还包括控制所述冷却辊的工作温度为小于30℃。优选地,所述冷却辊的工作温度为大于0、小于30℃。
14、在一些实施方式中,所述第一张力隔断机构包括第一吸附辊或第一压辊。
15、在一些实施方式中,所述第二张力隔断机构包括第二吸附辊或第二压辊。
16、本发明中,所述隔膜的热处理方法适用于聚烯烃隔膜,具体如聚乙烯隔膜。特别适用于拉伸后的隔膜,如湿法异步双向拉伸后的隔膜,也适用于湿法同步聚乙烯隔膜。
17、本发明采取的第二种技术方案为:一种隔膜的生产方法,包括上述所述的隔膜的热处理方法。
18、在一些实施方式中,所述生产方法包括以下步骤:
19、(1)使用于制备所述隔膜的原料加入双螺杆挤出机中挤出,冷却得到铸片;
20、(2)将所述铸片依次经纵向拉伸、一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸,得到隔膜半成品;
21、(3)将所述隔膜半成品通过上述所述的隔膜的热处理方法进行处理,得到所述隔膜。
22、在一些具体实施方式中,所述生产方法还包括使所述隔膜在经所述热处理方法处理后进行测厚和/或测瑕疵以及收卷的步骤。
23、本发明采取的第三种技术方案为:一种隔膜的热处理装置,所述热处理装置还包括沿隔膜的走膜方向依次设置的预热牵引机构、热定型机构和冷却机构;
24、所述热处理装置还包括第一张力隔断机构和第二张力隔断机构,所述第一张力隔断机构设置在所述热定型机构的前方,所述第二张力隔断机构设置在所述热定型机构的后方,所述隔膜经所述第一张力隔断机构张力隔断之后进入所述热定型机构进行处理,然后经所述第二张力隔断机构进行张力隔断。
25、本发明中,所述“前方”、“后方”的方位,是以隔膜的走膜方向为基准,以靠近隔膜的起始位置为“前方”,远离隔膜的起始位置为“后方”。
26、在一些实施方式中,所述热定型机构包括多个热定型辊,所述隔膜依次经过多个所述热定型辊。
27、在一些具体实施方式中,所述热定型辊为2个以上;优选地,所述热定型辊为3~8个。
28、在一些具体实施方式中,所述热定型机构还包括烘箱,多个所述热定型辊设置在所述烘箱内。
29、在一些具体实施方式中,所述预热牵引机构包括多个预热牵引辊,所述第一张力隔断机构设置在任二个所述预热牵引辊之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述热定型机构和预热牵引机构之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述预热牵引机构的前方。优选地,所述第一张力隔断机构设置在所述预热牵引机构的前方。
30、在一些具体实施方式中,所述冷却机构包括多个冷却辊,所述第二张力隔断机构设置在任二个所述冷却辊之间,或者所述第二张力隔断机构设置在所述热定型机构和冷却机构之间,或者所述第二张力隔断机构设置在所述冷却机构的后方。优选地,所述第二张力隔断机构设置在所述冷却机构的后方。
31、所述第一张力隔断机构包括第一吸附辊或第一压辊;
32、所述第二张力隔断机构包括第二吸附辊或第二压辊。
33、本发明采取的第四种技术方案为:一种隔膜的生产系统,包含上述所述的热处理装置。
34、在一些具体实施方式中,所述生产系统还包括依次设置的双螺杆挤出机、铸片冷却机构、纵向拉伸机、第一横向拉伸机、萃取机构和第二横向拉伸机,并且沿所述隔膜的走膜方向,所述第二横向拉伸机位于所述预热牵引机构的前方。
35、在一些具体实施方式中,所述生产系统还包括测厚仪、瑕疵仪和收卷机构,所述测厚仪、瑕疵仪、收卷机构依次设置,所述隔膜经热处理装置处理后,依次进行测厚、测瑕疵和收卷。
36、由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
37、本发明的热处理方法通过使隔膜在热定型机构前后进行张力隔断,能够让隔膜在热定型机构进行热定型处理时,隔膜处于松弛状态,避免张力存在,大大降低隔膜热收缩率。
1.一种隔膜的热处理方法,其特征在于:所述热处理方法包括使隔膜依次经预热牵引机构、热定型机构和冷却机构进行处理的步骤;
2.根据权利要求1所述的隔膜的热处理方法,其特征在于:所述热定型机构包括多个热定型辊,所述隔膜依次经过多个所述热定型辊。
3.根据权利要求2所述的隔膜的热处理方法,其特征在于:所述热定型辊为2个以上;优选地,所述热定型辊为3~8个;和/或,
4.根据权利要求1所述的隔膜的热处理方法,其特征在于:所述预热牵引机构包括多个预热牵引辊,所述第一张力隔断机构设置在任二个所述预热牵引辊之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述热定型机构和预热牵引机构之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述预热牵引机构的前方;和/或,
5.一种隔膜的生产方法,其特征在于:包括权利要求1~4中任一项所述的隔膜的热处理方法。
6.根据权利要求5所述的隔膜的生产方法,其特征在于,所述生产方法包括以下步骤:
7.一种隔膜的热处理装置,其特征在于:所述热处理装置包括沿隔膜的走膜方向依次设置的预热牵引机构、热定型机构和冷却机构;
8.根据权利要求7所述的隔膜的热处理装置,其特征在于:所述热定型机构包括烘箱及设置在所述烘箱内的多个热定型辊,所述隔膜依次经过多个所述热定型辊;优选地,所述热定型辊为2个以上;进一步优选地,所述热定型辊为3~8个。
9.根据权利要求8所述的隔膜的热处理装置,其特征在于:所述预热牵引机构包括多个预热牵引辊,所述第一张力隔断机构设置在任二个所述预热牵引辊之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述热定型机构和预热牵引机构之间,或者所述第一张力隔断机构设置在所述预热牵引机构的前方;和/或,
10.一种隔膜的生产系统,其特征在于:包含权利要求7~9中任一项所述的热处理装置。
