CTM蓄电池聚丙烯锂离子电池隔膜专用料的生产开发

ctm蓄电池聚丙烯锂离子电池隔膜专用料的生产开发

选用三井油化液相–气相本体法工艺研制锂离子电池隔阂专用聚丙烯，经过对出产中关键性技能、工艺参数、催化剂的研讨和调整，完成了专用料PPH-F01-S的接连工业化出产。根据产品的用途对相关的功能目标进行表征剖析，成果表明PPH-F01-S惯例物性契合标准，有较高的等规度，较低的灰分，且表现出杰出的力学功能。

关键词：聚丙烯；锂离子电池隔阂；出产；功能

跟着能源危机和环境问题日益严峻，新能源工业迎来快速蓬勃发展，应运而生的高功能电池工业益发重要[1]。锂离子电池作为一种新式高功能电池，因为其成本低、体积小、且具有优异的能量密度和理论容量[2]，成为新能源领域最理想的挑选。据统计，估计到2025年，全球锂电产能将扩产到2492GWh[3]。

锂离子电池主要由电解液、隔阂、正极资料和负极资料四部分构成，隔阂作为关键的技能组件之一，其效果是在电池充放电过程中，使锂离子自由搬迁，一起防止正负极触摸然后产生短路，故隔阂的优劣性将直接影响锂离子电池的全体功能[4]。因为聚丙烯具有一定的离子导电率、优异的化学安稳性和杰出的力学功能，在锂离子电池隔阂市场中占有主导地位。但目前先进的聚丙烯隔阂树脂仍然被国外独占，因此开发出产高强度聚丙烯锂离子电池隔阂专用料刻不容缓[5]。

1. 实验部分

1.1 主要原料

丙烯：中国石化扬子石油化工有限公司，纯度≥99.6%；主催化剂：BCZ-208，北京化工研讨院；助催化剂：三乙基铝，浙江福瑞德化工有限公司；外给电子体：二环戊基二甲氧基硅烷（DCPMS），环己基甲基二甲氧基硅烷（CHMMS），山东鲁晶科技化工有限公司；

1.2 设备仪器

差试扫描量热仪（DSC）：Q100，美国TA仪器公司；熔体活动速率仪（MFR）：556-0031，德国Thermoelectron公司；万能资料实验仪：CMT-5204，深圳市新三思资料检测有限公司；摆锤冲击仪：CEAST9050，意大利西斯特公司；

2. 出产计划

日本三井油化HYPOL法设备为气—液相结合本体法工艺，由两个液相反应釜和两个气相反应釜串联而成，聚合流程长，可在较宽的范围内对工艺参数和产品的相关功能进行调节，适用于出产各品种型的聚丙烯树脂。一起选用国产高效催化剂，活性高，产品等规度高，无需脱除灰分。故HYPOL工艺为完成聚丙烯锂离子电池隔阂专用料的工业化出产奠定了技能根底。

3. 成果与评论

3.1 催化剂确定

HYPOL工艺选用的Ziegler-Natta催化系统，包括主催化剂、助催化剂和改性剂（外给电子体）。主催化剂主要成分为TiCl4，在对比了B线常用的NA和BCZ-208的运用数据后（如表2所示），选用活性较高的BCZ-208作为主催化剂。本设备常用的外给电子体为C-DORNOR（环己基甲基二甲氧基硅烷），因为本次针对锂电隔阂专用料的要求，选用D-DORNOR（二环戊基二甲氧基硅烷）作为外给电子体，数据表明，运用D-DORNOR能够进步催化剂活性约20%，氢调敏感性下降20%-30%。本次出产是BCZ-208和D-DORNOR系统在HYPOL工艺的首次运用。

表2. NA与BCZ-208活性灰分对比

3.2. 功能评论

表3. PPH-F01-S功能测验

本工艺选用氢调法控制聚丙烯产品MFR，氢气在聚合反应的过程中起着分子链转移的效果，即跟着反应釜中氢气浓度的添加，聚丙烯相对分子质量削减，然后导致MFR添加。考虑到反应的安稳性和可控性，选用倒三角MFR控制办法，这样能够优化产品的力学功能。

PPH-F01-S设计为均聚聚合物，相比于共聚物具有更高的等规度。除此之外，本工艺为Ziegler-Natta催化系统，需求参加外给电子体与主催化剂中的内给电子体共价结合构成络合物，以进步聚合活性及增强聚合物的等规度[7]。

在产品的灰分和等规指数测验中，PPH-F01-S分别为99.2%和0.012%，表现出杰出的功能。

聚合物的力学功能和强度是锂离子电池隔阂的重要目标，经过表能够看出PPH-F01-S的相关力学功能测验杰出，均超出设计目标，契合的运用强度标准，说明了本设备在出产的聚合物时大分子链部分的占比较高，且分子量的散布较宽的共同优势。

从表中得到产品PPH-F01-S的熔融温度契合标准，但氧化诱导时刻只要10.4min，没有到达预期标准，会大大下降隔阂资料在运用过程中的热安稳性。导致这一成果的原因可能是安稳剂系统品种或配比的挑选，在后期的改进中会侧重此部分的研讨。

4.结论

a）在扬子石油化工有限公司塑料厂HYPOL设备上成功完成了对锂离子电池隔阂专用料PPH-F01-S的接连安稳出产。

b）经过工艺参数的精细化调控，产品的关键技能目标如灰分、等规度、MFR、力学强度等测验成果表明PPH-F01-S能满意专用料的功能要求。

c）PPH-F01-S的氧化诱导时刻离目标仍有差距，是后期开发的要点。