(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010916395.5
(22)申请日 2020.09.03
(66)本国优先权数据
202010896951.7 2020.08.31 CN
地址 519090 广东省珠海市高栏港经济区
精细化工区浪湾路
(72)发明人 杨伟明 周鸿文 张德明 叶维雪
杨毓仁
(74)专利代理机构 深圳灼华创睿专利代理事务
所(普通合伙) 44524
代理人 张良子
(51)Int.Cl.
H01M 2/14(2006.01)
H01M 2/16(2006.01)
H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称
成的薄膜
(57)摘要
一种PPS材料用于生产电池隔膜的方法，将
PPS材料按照占比1%~70%的重量比加入到PP和PE
中，混合均匀之后进行成膜生产，得到了破膜温
度大幅提高、热收缩性明显降低、耐高温性能更
好的薄膜，该薄膜具有丰富的纳米级的微孔，适
合应用到生产电池隔膜。本发明所涉及的一种采
用PPS材料应用到生产PP膜PE膜的方法，主要是
利用PPS材料的性能，填充到PP/PE所制成的膜
中，提升薄膜的破膜温度、降低高温热收缩性、防
止应用于电池的PP/PE膜在温度高于其熔点时溃
败融化的问题，在不影响其电子通过率的情况下
保障了应用了该薄膜作为隔膜的电池的安全性
能，
提升其工业价值。权利要求书1页 说明书5页CN 112054146 A 2020.12.08
C N 112054146
A
1.一种PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、选用聚苯硫醚PPS高分子材料；将PPS材料做成粒径0.1
~20μm的颗粒粉末，或者
做成直径小于20μm，长度小于100μm的纤维丝；
步骤二、将以上PPS材料加到聚乙烯PE或者聚丙烯PP材料中，PPS材料占PE或者PP材料
的重量比为1%
~70%，将材料充分混合之后，混合物料通过聚乙烯PE制膜工艺或者聚丙烯PP
制膜工艺挤出、拉伸成成品膜；
PPS材料添加到PE材料中，应用于湿法的生产工艺，在PE和石蜡油熔融状态下，添加PPS 材料，或者是将PPS材料预先加入到石蜡油中预混合，再和石蜡油一起添加到PE材料中；然后通过大型搅拌器具搅拌充分混合，再按照PE成膜工艺通过挤出、拉伸、延展等步骤生产出填充了PPS材料的具有丰富纳米级微孔的薄膜；
PPS材料添加到PP材料中，应用于干法的生产工艺，将PPS材料加入到PP干粉里面，混合均匀后一起投入PP成膜制作生产线上，可以生产得到填充了PPS材料的具有丰富纳米级微孔的薄膜。
2.根据权利要求1所述PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，在步骤二中添
加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为3%
~60%。
3.根据权利要求1所述PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，在步骤二中添
加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为5%
~50%。
4.根据权利要求1所述PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，在步骤二中添
加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为5%
~30%。
5.根据权利要求1所述PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，在步骤二中添
加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为8%
~
25%。
6.根据权利要求1所述PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，在上述制法中，可以采用PI取代或者部分取代PPS材料。
7.根据权利要求1所述PPS材料用于生产电池隔膜的方法所制成的薄膜，其特征在于，该薄膜应用于锂离子电池和氢燃料电池。
8.根据权利要求7所述薄膜，其特征在于，该薄膜的破膜温度提高10%
~25%，高温热收缩
性降低20%
~30%，添加了PPS材料的PP或者PE膜安全工作的温度大幅提升10-80℃。
权 利 要 求 书1/1页
CN 112054146 A
一种PPS材料用于生产电池隔膜的方法及制成的薄膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池制造领域，尤其涉及用聚苯硫醚材料用于电池隔膜制造的技术领域。
【背景技术】
[0002]锂电池具有高工作电压、高比能量、循环寿命长、无环境污染等优点，作为能够将电能和化学能相互转化的二次化学电源，一直以来被工业领域人员视为电力储能系统的热门技术。不仅在移动式通讯设备和便携式电子设备上得到广泛使用，而且也广泛应用于电动工具、电动自行车以及电动汽车等大型动力设备。但是电动车自燃、电动单车充电着火等新闻不断见诸报端，对锂离子电池的安全性能仍有较大疑虑，存在着安全隐患。如何提高电池安全性能是目前各大电池厂家研究的主要方向。
[0003]电池的隔膜从工业要求来看，需要满足隔膜具有较高的空隙率及通孔，在充放电的时候以供离子游离通过；又要满足耐高温，以便应对快速充电和放电过程中必然会产生的热量累积问题。如果空隙率和通孔参数达不到要求，这样的隔膜对离子阻碍程度高，充放电能效低、效率低下、耗时长不符合高效社会对其预期和要求；而隔膜耐热性能又是使用安全角度必要的性能要求，快速充放电的同时必然存在能量以热能的形式流失，而热能累积会导致温度上升，一旦突破隔膜的耐热温度临界值，隔膜消融就会瞬间导致短路。[0004]目前行业内常规的电池隔膜都是采用聚烯烃材料，如聚丙烯PP、聚乙烯PE材料制成，这两种材料成膜性好，空隙率和通孔度较佳，价格便宜适合工业量产，但是整体上而言其耐高温性
能很一般：其中PE熔化温度为130℃，工业应用环境温度不得超过110℃。PP熔化温度为160℃，工业应用环境温度不得超过130℃。
[0005]如果电池在高于该上述温度工作，电池内部的反性电极机会发生短路，从而电池发生剧烈的放热，导致燃烧更有甚者会发生爆炸等安全事故。
[0006]目前有专利提出陶瓷纤维隔膜，如专利：CN201210367348.5一种锂离子电池用隔膜及其应用的锂离子电池。也有专利提出用聚四氟乙烯PVDF和无机粒子制成隔膜，如专利：CN201210544045.6一种锂离子电池隔膜的制备方法及锂离子电池隔膜。或者采用聚四氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI对PE和PP进行表面改性以提高耐温和耐热性能。
[0007]但是上述专利技术都存在一定的缺陷及涂覆工艺复杂等问题，比如PVDF是有毒性，对环境不友好，不符合持续可发展策略的要求；三氧化二铝陶瓷粉比重大；PI仅有相关学术报告指出其应用，但实际上在工业领域并未见大量量产的成品。
【发明内容】
[0008]本发明针对以上情况提出了一种PPS材料用于生产电池隔膜的方法，聚苯硫醚PPS 是一种聚芳砜树脂类产品，因为含有及其耐热稳定的苯环和硫基，所以该材料兼具耐高温性、阻燃性以及优良机械性
能等特点，适合作为填料材料用于PP和PE膜制作成为电池隔膜。[0009]一种PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0011]2、将以上PPS材料加到聚乙烯PE或者聚丙烯PP材料中，PPS材料占PE或者PP材料的重量比为1％～70％，将材料充分混合之后，混合物料通过聚乙烯PE制膜工艺或者聚丙烯PP 制膜工艺挤出、拉伸成成品膜；
[0012]PPS材料添加到PE材料中，应用于湿法的生产工艺，在PE和石蜡油熔融状态下，添加PPS材料，或者是在湿法工艺中将PPS材料预先加入到石蜡油中预混合，再和石蜡油一起添加到PE材料中；然后通过大型搅拌器具搅拌充分混合，再按照PE成膜工艺通过挤出、拉伸、延展等步骤生产出填充了PPS材料的具有丰富纳米级微孔的薄膜；
[0013]PPS材料添加到PP材料中，应用于干法的生产工艺，将PPS材料加入到PP干粉里面，混合均匀后一起投入PP成膜制作生产线上，可以生产得到填充了PPS材料的具有丰富纳米级微孔的薄膜。
[0014]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为3％～60％。
[0015]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为5％～50％。
[0016]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为5％～30％。
[0017]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为8％～25％。
[0018]该薄膜应用于锂离子电池和氢燃料电池，该薄膜的破膜温度明显提高、高温热收缩性明显降低，即使温度高于PE或者PP的熔点，都不会溃败融化掉。因为以填充的方式添加了PPS材料起到了网状支架的保护作用，电池膜在超过PE和PP的熔点温度下，仍可以保持形态和结构。
[0019]相对于原本工艺生产的PP或者PE膜，添加了PPS材料的PP或者PE膜安全工作的温度可以大幅提升10-80℃，提升幅度与所添加的PPS材料的配比有关，也与PPS的形状有关。[0020]在上述制法中，可以采用PI取代或者部分取代PPS材料。
[0021]或者采用耐高温塑料PPSU/PEEK/PA66/PPO来替代PPS材料。
[0022]本发明所涉及的一种采用PPS材料应用到生产PP膜PE膜的方法，主要是利用PPS材料的性能，填充到PP/PE所制成的膜中，提升薄膜的破膜温度、降低高温热收缩性、防止应用于电池的PP/PE膜在温度高于其熔点时溃败融化的问题，保障了应用了该薄膜作为隔膜的电池的安全性能，提升其工业价值。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明。
[0024]针对电池隔膜耐热性能达不到理想温度以及在高温下的耐热收缩性能不理想，对工业内常见的用于电池隔膜的PP膜和PE膜进行改性，改性的过程不涉及高分子改性或者化学改性，而是简单的采用物理学原理进行物理层面的改性，所耗费的材料成本，工艺难度都较低，易于工业化量产以及具备量产的条件。对于制膜行业以及电池制造行业来说都是一次极大的技术革新，推动了行业技术迭代和产品升级。进一步优化和提升了工业产品品质，为保障电池行业安全和稳定做出了极大的贡献。
[0025]首先，我们提出了一种利用PPS材料用于生产电池隔膜的方法，
[0026]一种PPS材料用于生产电池隔膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0028]2、将以上PPS材料加到聚乙烯PE或者聚丙烯PP材料中，PPS材料占PE或者PP材料的重量比为1％～70％，将材料充分混合之后，混合物料通过聚乙烯PE制膜工艺或者聚丙烯PP 制膜工艺挤出、拉伸成成品膜；
[0029]PPS材料添加到PE材料中，应用于湿法的生产工艺，在PE和石蜡油熔融状态下，添加PPS材料，或者是将PPS材料预先加入到石蜡油中预混合，再和石蜡油一起添加到PE材料中；然后通过大型搅拌器具搅拌充分混合或者通过螺杆机搅拌，再按照PE成膜工艺通过挤出、拉伸、延展等步骤生产出填充了PPS材料的具有丰富纳米级微孔的薄膜；
[0030]PPS材料添加到PP材料中，应用于干法的生产工艺，将PPS材料加入到PP干粉里面，混合均匀后一起投入PP成膜制作生产线上，经过PP膜生产工艺得到填充了PPS材料的具有丰富纳米级微孔的薄膜。
[0031]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为3％～60％。
[0032]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为5％～50％。
[0033]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为5％～30％。
[0034]在步骤二中添加的PPS材料占PE或者PP材料的重量比为8％～25％。
[0035]该薄膜应用于锂离子电池和氢燃料电池，该薄膜的高温热收缩性明显降低，即使温度高于PE或者PP的熔点，都不会溃败融化掉。因为以填充的方式添加了PPS材料起到了网状支架的保护作用，电池膜在超过PE和PP的熔点温度下，仍可以保持形态和结构。[0036]相对于原本工艺生产的PP或者PE膜，添加了PPS材料的PP或者PE膜安全工作的温度可以大幅提升10-80℃，提升幅度与所添加的PPS材料的配比有关，也与PPS的形状有关。[0037]在上述制法中，可以采用PI取代或者部分取代PPS材料。
[0038]或者采用耐高温塑料PPSU/PEEK/PA66/PPO来替代PPS材料。
[0039]实施实例：
[0040]实例一、用做电池隔膜的PE粉，添加粒径范围为5～15μm的PPS粉末到石蜡油中搅拌分散，添加比例分别为PE粉重量比的3％、5％、8％、10％、15％、20％、25％，石蜡油与PE粉的重量比为7：3，经过双螺杆在100～250℃各温区搅拌共挤出厚膜，接着进行横向、纵向热拉伸成15μm薄膜，用二氯甲烷萃取出石蜡油，制得各比例下的PPS填充PE薄膜，目测膜表面有粗糙，测各指标如下：
[0041]表1：(PPS颗粒+PE)共挤实验隔膜样品
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