一种湿法锂电池隔膜制备方法与流程

本发明涉及一种湿法锂电池隔膜制备方法，属于湿法锂电池隔膜生产工艺。

背景技术：

1、纵向拉伸是湿法锂电池隔膜生产工艺中的一个重要步骤，纵向拉伸步骤的预热过程要求隔膜膜面与预热辊有很高的贴合率，否则会影响隔膜成品的质量。现有技术的湿法隔膜工艺中，纵向拉伸预热工段普遍依靠人工目视判断隔膜与预热辊贴合状态，无在线量化检测手段，膜面贴合率长期不足 90%，导致膜面与辊面之间易积存石蜡油，隔膜成型后出现纵向褶皱、边部积油缺陷。膜面贴合质量依靠人工事后抽检，无法实时纠偏，缺陷批量产生后才能停机处理，量产不良率高、生产效率低。

2、另外，现有技术仅依靠拉伸辊单一牵引力完成纵向拉伸，隔膜两侧边缘为应力集中区域，膜面受力、受热不均，聚乙烯分子链取向紊乱，成品残余应力大、翘曲变形明显，105℃高温下热收缩率超标，电芯装配与循环过程易发生析锂、发热等安全隐患。现有技术的锂电池隔膜生产工艺无法实现气流协同均流调控，无法主动缓释膜面局部应力；且无标准化、可自动调节的气流配套参数体系，不同厚度隔膜无法匹配对应的贴附、展平气流参数，批次性能离散性大，难以满足高端动力电池隔膜对外观一致性、热尺寸稳定性的严苛要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种湿法锂电池隔膜制备方法，用以解决现有技术的湿法隔膜纵向拉伸预热贴合依靠人工判定、贴合率低、积油褶皱频发的技术问题。

2、本发明采用如下技术方案：一种湿法锂电池隔膜制备方法，其包括纵向拉伸步骤，纵向拉伸步骤包括：（1）在纵向拉伸机预热辊的进料侧设置风刀，风刀的气流出口在宽度上覆盖整个膜片，在膜片前进方向，利用风刀的气流斜向吹扫膜片，使膜片紧贴预热辊表面；（2）在预热辊出料侧设置用于识别膜片与预热辊贴合面积的红外热成像在线检测仪，实时计算膜片与预热辊的贴合率，贴合率=实际有效紧密贴合面积÷隔膜辊面总接触面积×100%；（3）当贴合率小于设定的管控阈值时，上调风刀气流出口的风压，同时调整风刀气流出口斜向吹扫的角度，直至贴合率达到管控阈值；（4）贴合率达到管控阈值后，纵向拉伸机稳定运行。

3、初始时，风刀的气流出口与膜片间距为2～5cm，风刀的气流出口与膜片表面之间具有10°～15°的夹角，风刀的气流出口的风压为0.2～0.5mpa，所述风刀的气流出口的基准风速为25±0.5m/s。

4、所述贴合率的管控阈值为大于或等于98%，红外热成像在线检测仪每0.3~0.8s采集计算一组贴合率数据。

5、当贴合率低于98%时，将风刀气流出口的风压上调0.2～0.3mpa，将风刀气流出口的斜向吹扫角度在10～20°范围内调整，直至贴合率达98%。

6、所述风刀的长度方向与膜片的前进方向垂直设置，风刀长度为700~900mm。

7、纵向拉伸机预热辊的进料侧设有压辊，风刀气流出口朝向预热辊和压辊之间的缝隙，在膜片进口的导辊处设有刮刀，风刀安装在压辊和刮刀之间。

8、所述纵向拉伸机的拉伸辊两侧对称布置有向膜片吹气的气嘴，气嘴出气口距离膜片边缘140~160mm，膜片在纵向拉伸时，膜片两侧的气嘴同步喷出气流，气嘴出气口的风压为0.3mpa～0.8mpa。

9、纵向拉伸的总倍率为5～15倍，拉伸温度70～130℃；当拉伸倍率为5～8倍，气嘴出气口的风压为0.3～0.45mpa；当拉伸倍率为9～15倍，气嘴出气口的风压为0.5～0.8mpa。

10、所述气嘴包括气嘴本体，气嘴本体一端为吹气头部、另一端连接有尾部进气基座，气嘴本体和尾部进气基座通过紧固卡箍连接，尾部进气基座端部配置变径快插接头，气嘴本体采用竹节式结构，气嘴本体包括多节咬合自锁的竹节。

11、所述纵向拉伸步骤之前为熔融挤出步骤，熔融挤出步骤所使用的原料为聚乙烯和石蜡油的混合物，聚乙烯原料的分子量为60～200，聚乙烯与石蜡油的质量配比为1:(3～6)，熔融挤出温度为180～210℃，熔融挤出时铸片辊的温度为8～30℃。

12、所述纵向拉伸步骤之后依次为一次横向拉伸、萃取、二次横向拉伸、热定型及收卷步骤，一次横向拉伸倍率为5～18倍、温度120～135℃；萃取步骤中，萃取剂采用二氯甲烷，萃取温度15～30℃，萃取时长150～300s；二次横向拉伸倍率1～3倍、温度120～140℃。

13、所述隔膜辊面总接触面积a 总=l×b，其中l是隔膜在辊筒上的接触弧长（mm），b是隔膜有效幅宽（mm），其中，接触弧长计算公式l=（360-a）×π×r/180，r是预热辊半径， a为隔膜入辊点、出辊点分别与辊筒圆心连线形成的圆心角（°），a可以由角度尺测量得到。

14、本发明的有益效果是：本发明利用风刀斜向吹扫膜片表面，使膜片与预热辊贴合，通过红外热成像在线检测仪实时检测贴合率，实现膜面贴合状态实时量化、自动微调，将膜面与辊面贴合率稳定控制在98%以上，从源头消除积油、褶皱外观缺陷。

15、在拉伸辊双侧分别布置气嘴，利用气嘴对膜面吹扫使膜面在气流作用才展平，与预热辊入口贴片风刀形成两级气流协同，构建温度场、拉伸应力场、气流场三场耦合调控体系，均匀分散膜面拉伸应力，降低隔膜内部残余应力，从而解决现有技术采用单一辊牵引拉伸造成的膜面应力集中、分子链取向不均的问题。同时，风刀和气嘴两级气流协同作用，同步改善隔膜翘曲变形与热收缩性能，提升隔膜批次外观与尺寸稳定性。

16、综上所述，本发明具有如下优点：（1）采用红外热成像在线量化检测贴合率并实现plc闭环自动调节，替代传统人工目视抽检，膜面贴合率由不足90%稳定提升至98%以上，彻底消除隔膜积油、纵向褶皱、边部翘曲等外观缺陷。（2）“贴片风刀+双侧气嘴”两级气流协同结构构建热-力-流三场耦合调控体系，均匀分散膜面拉伸应力，使聚乙烯分子链取向均匀，隔膜幅宽内拉伸强度无明显边中差异。（3）有效降低隔膜成型残余应力，成品翘曲变形量≤0.5mm/m，105℃×1h热处理后纵向热收缩≤1.0%、横向热收缩≤0.5%，相较传统工艺热收缩指标下降40%上；大幅提升隔膜热尺寸稳定性，从源头规避电芯析锂、发热安全隐患。（4）整套气流管控系统可直接改造现有湿法隔膜量产设备，无需更换主机，技改成本低，与原有plc控制系统完全兼容，适配5μm～9μm超薄隔膜规模化连续生产。（5）全流程自动监测、实时纠偏，减少人工干预，降低断膜停机频次，隔膜不良品率显著下降，量产效率与批次一致性同步提升。

1.一种湿法锂电池隔膜制备方法，其包括纵向拉伸步骤，其特征在于，纵向拉伸步骤包括：（1）在纵向拉伸机预热辊的进料侧设置风刀，风刀的气流出口在宽度上覆盖整个膜片，在膜片前进方向，利用风刀的气流斜向吹扫膜片，使膜片紧贴预热辊表面；（2）在预热辊出料侧设置用于识别膜片与预热辊贴合面积的红外热成像在线检测仪，实时计算膜片与预热辊的贴合率，贴合率=实际有效紧密贴合面积÷隔膜辊面总接触面积×100%；（3）当贴合率小于设定的管控阈值时，上调风刀气流出口的风压，同时调整风刀气流出口斜向吹扫的角度，直至贴合率达到管控阈值；（4）贴合率达到管控阈值后，纵向拉伸机稳定运行。

2.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：初始时，风刀的气流出口与膜片间距为2～5cm，风刀的气流出口与膜片表面之间具有10°～15°的夹角，风刀的气流出口的风压为0.2～0.5mpa，所述风刀的气流出口的基准风速为25±0.5m/s。

3.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：所述贴合率的管控阈值为大于或等于98%，红外热成像在线检测仪每0.3~0.8s采集计算一组贴合率数据。

4.根据权利要求3所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：当贴合率低于98%时，将风刀气流出口的风压上调0.2～0.3mpa，将风刀气流出口的斜向吹扫角度在10～20°范围内调整，直至贴合率达98%。

5.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：所述风刀的长度方向与膜片的前进方向垂直设置，风刀长度为700~900mm。

6.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：纵向拉伸机预热辊的进料侧设有压辊，风刀气流出口朝向预热辊和压辊之间的缝隙，在膜片进口的导辊处设有刮刀，风刀安装在压辊和刮刀之间。

7.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：所述纵向拉伸机的拉伸辊两侧对称布置有向膜片吹气的气嘴，气嘴出气口距离膜片边缘140~160mm，膜片在纵向拉伸时，膜片两侧的气嘴同步喷出气流，气嘴出气口的风压为0.3mpa～0.8mpa。

8.根据权利要求7所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：纵向拉伸的总倍率为5～15倍，拉伸温度70～130℃；当拉伸倍率为5～8倍，气嘴出气口的风压为0.3～0.45mpa；当拉伸倍率为9～15倍，气嘴出气口的风压为0.5～0.8mpa。

9.根据权利要求7所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：所述气嘴包括气嘴本体，气嘴本体一端为吹气头部、另一端连接有尾部进气基座，气嘴本体和尾部进气基座通过紧固卡箍连接，尾部进气基座端部配置变径快插接头，气嘴本体采用竹节式结构，气嘴本体包括多节咬合自锁的竹节。

10.根据权利要求1所述的湿法锂电池隔膜制备方法，其特征在于：所述纵向拉伸步骤之前为熔融挤出步骤，熔融挤出步骤所使用的原料为聚乙烯和石蜡油的混合物，聚乙烯原料的分子量为60～200，聚乙烯与石蜡油的质量配比为1:(3～6)，熔融挤出温度为180～210℃，熔融挤出后膜片的温度为8～30℃；