二次电池分离膜用聚乙烯树脂、其制备方法及二次电池分离膜与流程

专利检索2025-02-24  25


涉及一种二次电池分离膜用聚乙烯树脂、其制备方法以及包括其的二次电池分离膜和二次电池。


背景技术:

1、超高分子量聚乙烯(ultra high molecular weight polyethylene,uhmwpe)一般是指分子量为106g/mol以上的聚乙烯,将其再次划分,将3x106g/mol以上的称为uhmwpe,将其以下的称为vhmwpe(very high molecular weight polyethylene,特高分子量聚乙烯)。相比通用聚乙烯,超高分子量聚乙烯树脂由于分子量高,因而具有刚性、耐磨性、耐环境应力性、均一性、自润滑性、耐化学药品性和电特性等卓越的特征。

2、其中,由于卓越的耐化学药品性和电特性,超高分子量聚乙烯广泛用作各种电池用分离膜(battery separator)。用于电池用分离膜的,通常使用分子量为25万g/mol至250万g/mol的产品。

3、但是,超高分子量聚乙烯树脂如美国公布专利us4972035a中记载所示,由于高分子量特性,即使在完全熔融状态下,流动性也偏低,导致在加工方面存在困难。因此,无法如常规聚乙烯一样进行颗粒化,而是以在聚合工序后生成的粉体形态生产并销售。

4、生产的粉体为了加工成电池用分离膜需与油类混合,并在双螺杆(twin screw)挤出机中均匀熔融混炼形成单相后,通过md(machine direction)方向和td(transversedirection)方向的拉伸工序形成多孔性膜,然后,去除相分离的油得到电池用分离膜。在这种电池用分离膜制备工序中,熔融挤出工序的稳定运转是制备物性均匀的分离膜的重要要素。

5、另外,由于最近对提高二次电池分离膜稳定性的要求增加,因而在挤出步骤中通过稳定运转提高分离膜物性和外观的重要性进一步增加。当存在物性问题时,无法执行正常的分离膜功能,当存在外观问题时,相应缺陷部分极可能成为电池中短路(shortcircuit)的主要原因。为此,需在开发加工性和刚性得到优化的树脂产品的同时,优化挤出机的各种条件(均匀的进料(feeding)速度、挤出机温度、挤出机螺杆(screw)、油(oil)注入温度、挤出机负载等)。


技术实现思路

1、技术课题

2、一实施例提供一种通过优化低分子量聚乙烯和高分子量聚乙烯的含量,从而提高挤出机内的加工性并保持最终分离膜薄膜刚性的二次电池分离膜用聚乙烯树脂。

3、另一实施例提供一种所述二次电池分离膜用聚乙烯树脂的制备方法。

4、又一实施例提供一种包括所述二次电池分离膜用聚乙烯树脂的二次电池用分离膜。

5、又一实施例提供一种包括所述二次电池用分离膜的二次电池。

6、技术方案

7、一实施例提供一种二次电池分离膜用聚乙烯树脂,经凝胶渗透色谱分析的重均分子量(mw)值为350000g/mol至500000g/mol,相对于凝胶渗透色谱图的总积分面积,低分子量区域的积分面积为1.3%至2.4%,高分子量区域的积分面积为9.5%至13.5%,所述低分子量区域是凝胶渗透色谱图中logm(其中,m相当于所述凝胶渗透色谱中通过柱的高分子的分子量)值为4以下的部分,所述高分子量区域是凝胶渗透色谱图中logm值为6以上的部分。

8、所述聚乙烯树脂可以为粉体形态。

9、所述聚乙烯树脂可以是由粘均分子量为180000g/mol至700000g/mol的低分子量聚合物与粘均分子量为1500000g/mol至2500000g/mol的高分子量聚合物形成为一个颗粒。

10、所述聚乙烯树脂的粘均分子量可以为200000g/mol至2500000g/mol。

11、所述聚乙烯树脂的熔融温度可以为130℃至138℃。

12、所述聚乙烯树脂的平均粒径可以为110μm至140μm。

13、所述聚乙烯树脂的粒度分布(span)可以为1.0以下。

14、所述聚乙烯树脂的分子量分布(molecular weight distribution,mwd)值可以为4至6。

15、另一实施例提供一种二次电池分离膜用聚乙烯树脂的制备方法,包括:将乙烯、催化剂和有机溶剂注入第一反应器的步骤;向所述第一反应器注入氢的步骤;将所述第一反应器中聚合生成的浆料注入第二反应器的步骤;向所述第二反应器追加注入乙烯和有机溶剂的步骤;以及向所述第二反应器注入氢的步骤,其中,向所述第二反应器注入的氢的注入速度与乙烯的注入速度之比为0.01至0.30。

16、所述二次电池分离膜用聚乙烯树脂的制备方法可以还包括:向所述第一反应器注入氢的步骤,其中,向所述第一反应器注入的氢的注入速度与乙烯的注入速度之比(ratio)为0.02至0.35。

17、所述有机溶剂可以为:包括戊烷、己烷、庚烷、正辛烷、异辛烷或其组合的烷烃;包括环己烷、甲基环己烷或其组合的环烷烃;包括甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、乙基甲苯、正丙苯、二乙苯或其组合的烷基芳烃;包括氯苯、氯萘、邻二氯苯或其组合的卤代芳烃;或其组合。

18、又一实施例提供一种包括所述聚乙烯树脂的二次电池用分离膜。

19、又一实施例提供一种二次电池,包括:阳极;阴极;以及位于所述阳极与阴极之间的所述二次电池用分离膜。

20、发明效果

21、当使用一实施例的二次电池分离膜用聚乙烯树脂时,通过优化低分子量聚乙烯和高分子量聚乙烯的含量,从而可以提高挤出机内的加工性,制造表面均匀的分离膜产品,而且可以保持作为最终产品的分离膜的刚性。



技术特征:

1.一种二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

2.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

3.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

4.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

5.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

6.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

7.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

8.根据权利要求1所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,

9.一种二次电池分离膜用聚乙烯树脂的制备方法,包括:

10.根据权利要求9所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂的制备方法,其中,

11.根据权利要求9所述的二次电池分离膜用聚乙烯树脂的制备方法,其中,

12.一种二次电池用分离膜,包括权利要求1至8中任一项所述的聚乙烯树脂。

13.一种二次电池,包括:


技术总结
本发明涉及一种二次电池分离膜用聚乙烯树脂,其中,经凝胶渗透色谱分析的重均分子量(Mw)值为350000g/mol至500000g/mol,相对于凝胶渗透色谱图的总积分面积,低分子量区域的积分面积为1.3%至2.4%,高分子量区域的积分面积为9.5%至13.5%,所述低分子量区域是凝胶渗透色谱图中logM(其中,M相当于所述凝胶渗透色谱中通过柱的高分子的分子量)值为4以下的部分,所述高分子量区域是凝胶渗透色谱图中logM值为6以上的部分。

技术研发人员:吴世皓,韩在爀,朴垠珍
受保护的技术使用者:韩华道达尔能源有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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