一种PE隔膜油性填充材料及其制备方法与流程

本发明涉及电池材料的，具体来说，涉及一种pe隔膜油性填充材料及其制备方法。

背景技术：

1、电池因成本低、工艺简单、可靠性高，在二次电池领域应用广泛。pe隔膜（超高分子量聚乙烯微孔隔膜）是电池的核心部件，用于隔离正负极、防止短路、储存电解液，逐步替代传统橡胶、pvc、pp隔板，成为主流选择。

2、pe隔膜通常采用油相填充-挤出压延-萃取成孔工艺，油性填充材料（填充油）作为关键原料，在隔膜中的含油量约为55%～65%。填充油的核心作用包括：改善uhmwpe与填料的混料流动性、助力挤出成型、构建均匀微孔结构、保障隔板强度与抗老化性能。

3、然而，现有普通隔膜填充油及所生产的隔膜普遍存在以下问题：

4、（1）填充油色度较深，抗黄变性差，不能完全满足隔膜的色泽要求及长期储存稳定性要求。

5、（2）抗氧化性能一般，高温条件下粘度增长快，严重影响隔膜的高温热氧老化性能及挤出加工过程中的热降解，导致隔膜老化发脆。

6、（3）填充油中低沸点组分偏多，高温挥发量大，不仅操作环境差，而且隔膜中气泡难以在加工过程中完全排出，影响产品质量。

7、（4）填充油硫含量偏高，存在设备长期高温运行条件下的部件腐蚀隐患。

8、（5）硫含量偏高导致无法满足酸稳定性实验要求，同时，电池使用过程中，放电时硫离子游离至电解液表面形成絮状物，影响电池性能。

9、（6）材料兼容性不佳，萃取过程中难以完全去除多余的填充油，导致隔膜的孔隙率、厚度均匀性、孔径分布及电阻性能不能满足更高的应用要求。

10、在中国专利cn118970370b公开了一种电池隔板填充调理剂及其制备方法，但其在化学族组成调控、硫含量控制及抗氧剂协同作用等方面仍存在改进空间。

11、因此，亟需开发一种色度浅、抗氧化性能优异、低挥发、超低硫、材料相容性好且综合性能优越的pe隔膜油性填充材料，以满足高端电池隔膜的应用需求。

技术实现思路

1、针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供一种pe隔膜油性填充材料及其制备方法，能够解决上述问题。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种pe隔膜油性填充材料，包括基础油组合物、主抗氧剂及辅助抗氧剂；

4、所述基础油组合物包括烷基苯合成基础油、石蜡基中性油、环烷基中性油和费托合成油；

5、所述pe隔膜油性填充材料中各组分按重量份数计为：基础油组合物98～100份、主抗氧剂1～2份、辅助抗氧剂1～2份；

6、所述基础油组合物中各组分按重量份数计为：烷基苯合成基础油30～40份、石蜡基中性油20～30份、环烷基中性油10～15份、费托合成油15～25份，且四种油组分的重量份数之和为98～100份。

7、进一步的，所述烷基苯合成基础油为烷基苯合成基础油（ab-1）；所述石蜡基中性油为石蜡基中性油（sn-2）；所述环烷基中性油为环烷基中性油（dn-3）；所述费托合成油为费托合成油c32-36（ct-4）。

8、进一步的，所述主抗氧剂为2,6-二叔丁基混合酚；所述辅助抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基) 酯。

9、进一步的，所述pe隔膜油性填充材料中硫的质量分数≤0.01%，极性化合物的质量分数≤0.50%，饱和烃的质量分数≥98.00%。

10、一种pe隔膜油性填充材料的制备方法，包括以下步骤：

11、s1：制备基础油组合物a：将烷基苯合成基础油、石蜡基中性油、环烷基中性油和费托合成油置于容器中，加热搅拌，温度上升至温度范围，得到基础油组合物a；

12、s2：添加辅料：将主抗氧剂和辅助抗氧剂依次加入调和釜中，与基础油组合物a混合，恒温搅拌，制成混合物b；

13、s3：真空脱水处理：对混合物b进行真空脱水处理，得到混合物c；

14、s4：冷却过滤：对混合物c进行冷却降温并过滤，即得所述pe隔膜油性填充材料。

15、进一步的，所述s1中，所述容器为真空干燥釜，搅拌时间为30min，升温至60℃～70℃。

16、进一步的，所述s2中，恒温温度为65℃，搅拌时间为60min。

17、进一步的，所述s3中，真空脱水的真空度≥-0.095mpa，循环处理2～3次。

18、进一步的，所述s4中，冷却至30℃～40℃，过滤精度为1um。

19、本发明的有益效果：

20、基础油组合物的协同复配效应：本申请通过四种基础油的合理配比，实现了碳型分布（ca、cn、cp）和化学族组成（饱和烃、芳烃、极性化合物）的精确调控，使填充油的苯胺点控制在90.0℃～95.0℃的适宜范围内，从而确保填充油与uhmwpe具有良好的材料相容性，同时具备适宜的溶解能力，在萃取过程中能精确控制隔膜的孔隙率、孔径分布、电阻性能及柔韧性。

21、超低硫含量和极性化合物控制：本发明通过选用低硫基础油原料，并结合精确的复配比例，使填充油的硫含量≤0.01%（质量分数），极性化合物含量≤0.50%（质量分数），饱和烃含量≥98.00%（质量分数）。这一技术效果极大限度地解决了电池使用过程中因放电时硫离子游离至电解液表面，以及极性物含量偏高导致絮状物形成，进而引起的短路、极板硫化、极板发热、自放电暴增等问题，显著提升了电池的安全性和使用寿命。

22、优异的抗氧化性能：本发明采用主抗氧剂和辅助抗氧剂的协同复配体系。主抗氧剂作为自由基捕获剂，能够有效终止链式氧化反应；辅助抗氧剂作为过氧化物分解剂，能够分解氧化过程中产生的过氧化物。两者协同作用，大幅提升了填充油的氧化安定性（旋转氧弹法测定值≥800min），有效抑制了高温条件下粘度的快速增长，增强了隔膜的耐热氧老化性能，防止隔膜老化发脆，延长了隔膜的使用寿命。

23、优异的综合物理化学性能：色度浅（≤2.5号），保证隔膜色泽优异及储存稳定；运动粘度适中（40℃时为120.0～150.0 cst），成孔率优异；闪点高（≥230℃），蒸发损失低（≤1.5%），挤出成型操作安全，环保性能好；倾点低（≤-20℃），低温流动性好；酸值极低（≤0.02 mgkoh/g），对设备无腐蚀；通过酸稳定性实验（38%硫酸，未碳化），耐酸性优异。

24、良好的回收利用性能：由于本发明填充油具有优异的抗氧化性能和热稳定性能，萃取回收后的填充油粘度变化小，可多次循环使用，利用率高，有效降低了生产成本，具有良好的经济效益和环保效益。

1.一种pe隔膜油性填充材料，其特征在于，包括基础油组合物、主抗氧剂及辅助抗氧剂；

2.根据权利要求1所述的一种pe隔膜油性填充材料，其特征在于，所述烷基苯合成基础油为烷基苯合成基础油（ab-1）；所述石蜡基中性油为石蜡基中性油（sn-2）；所述环烷基中性油为环烷基中性油（dn-3）；所述费托合成油为费托合成油c32-36（ct-4）。

3.根据权利要求1所述的一种pe隔膜油性填充材料，其特征在于，所述主抗氧剂为2,6-二叔丁基混合酚；所述辅助抗氧剂为亚磷酸三 (2,4-二叔丁基苯基) 酯。

4.根据权利要求1所述的一种pe隔膜油性填充材料，其特征在于，所述pe隔膜油性填充材料中硫的质量分数≤0.01%，极性化合物的质量分数≤0.50%，饱和烃的质量分数≥98.00%。

5.一种如权利要求1～4任一项所述pe隔膜油性填充材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述容器为真空干燥釜，搅拌时间为30min，升温至60℃～70℃。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述s2中，恒温温度为65℃，搅拌时间为60min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述s3中，真空脱水的真空度≥-0.095mpa，循环处理2～3次。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述s4中，冷却至30℃～40℃，过滤精度为1um。