一種復(fù)合涂層鋰離子電池隔膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種裡離子電池技術(shù)，特別是一種芳絕與PVDF復(fù)合涂層裡離子電池隔 膜及其制備方法，屬電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池的構(gòu)成包括正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)，隔膜作為裡離子電池四大材料 之一，盡管不參與電池中的電化學(xué)反應(yīng)，但卻是裡電池中關(guān)鍵的內(nèi)層組件。電池的容量、循 環(huán)性能和充放電電流密度等關(guān)鍵性能都與隔膜有著直接的關(guān)系，隔膜的安全性更是影響裡 離子電池安全性的重要因素。目前大規(guī)模商用化的裡離子電池隔膜制作材質(zhì)主要為聚締 控，隨著對(duì)裡離子電池性能要求越來(lái)越高，單純聚締控材質(zhì)的隔膜熱安全性和保持電解液 的能力難W滿足要求，研究制備其他材料和聚締控的高性能復(fù)合隔膜成為目前隔膜改性的 最重要的方向。
[0003] 芳絕涂覆隔膜具有耐高溫性能好、能量密度高、浸潤(rùn)性優(yōu)異、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)， 獲得了行業(yè)人±廣泛關(guān)注。有文獻(xiàn)報(bào)道了通過(guò)有機(jī)溶劑溶解芳絕纖維并進(jìn)行隔膜涂布，采 用純水作為凝固浴制備芳絕涂覆隔膜的方法，該方法降低了濕膜的干燥時(shí)間，提高了涂層 與基膜的粘接性能，且環(huán)境友好?，F(xiàn)有隔膜涂布方式主要有凹版式涂布、窄縫式涂布、浸涂 式涂布和噴涂式涂布，其中除浸涂式涂布可實(shí)現(xiàn)同時(shí)雙側(cè)涂布外，其他方式均為單次單側(cè) 涂布。當(dāng)芳絕涂布工藝為凹版式涂布、窄縫式涂布或噴涂式涂布等方式，且制備過(guò)程采用純 水作為凝固浴制備芳絕涂覆隔膜時(shí)，二次涂布過(guò)程中進(jìn)入到純水凝固浴中的有機(jī)溶劑易導(dǎo) 致首次涂布芳絕涂層的溶解和破壞，造成涂覆后的隔膜堵孔或無(wú)孔，故當(dāng)采用單次單側(cè)涂 布方式，且使用凝固浴方法制備雙側(cè)涂覆芳絕隔膜時(shí)較難操作，成膜情況難W控制。
[0004] PVDF(聚偏氣乙締)涂覆的裡離子電池隔膜是在傳統(tǒng)隔膜的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)特殊工藝 處理表面涂覆PVDF材料。與普通隔膜相比，PVDF涂覆隔膜對(duì)電解液有良好的的潤(rùn)濕性和保 液性，可有效粘接隔膜和極片，增加電池的循環(huán)性能，顯著提高電池的安全性?，F(xiàn)有裡離子 電池 PVDF隔膜的涂層技術(shù)，普遍采用油性涂覆工藝，油性涂覆工藝多采用丙酬做溶劑，丙酬 易燃、易爆，且對(duì)人體有很大傷害，在生產(chǎn)過(guò)程中存有不安全因素；同時(shí)丙酬是制造冰毒的 原料，其使用受到有關(guān)部口的控制嚴(yán)格。此外，采用丙酬等油性溶劑制作的涂層，隔膜進(jìn)行 表面涂覆后，由于油性漿料與隔膜材質(zhì)相容性較好，漿料會(huì)滲透到基膜的微孔中，導(dǎo)致透氣 損失很大，容易造成隔膜堵孔，影響電池性能，縮小了電池中正負(fù)極材料的有效利用空間， 使電池容量及性能受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有良好熱性能和機(jī)械性能、循環(huán)使 用壽命長(zhǎng)、對(duì)電解液有良好潤(rùn)濕性和保液性、安全性高、環(huán)境污染小的復(fù)合涂層裡離子電池 隔膜。
[0006]此外，本發(fā)明還提供了所述復(fù)合涂層裡離子電池隔膜的制備方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是運(yùn)樣的： 一種復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，由基膜和涂布于基膜一側(cè)的芳絕涂層和涂布于基膜另 一側(cè)的PVDF涂層構(gòu)成，所述芳絕涂層由芳絕漿料經(jīng)涂布、浸水、烘干后獲得，涂層厚度為 0.5-4WI1;所述PVDF涂層由水性PVDF漿料經(jīng)涂布、烘干后獲得，涂層厚度為0.1-2WI1。
[0008] 上述復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，所述水性PVDF漿料按照重量百分比計(jì)含有1-10% 的基料，余量為去離子水，所述基料由W下質(zhì)量份的物質(zhì)組成，PVDF樹(shù)脂粉末65-85份、水性 粘合劑3-10份、表面活性劑1.5-5份、憐酸S乙醋分散劑8-20份。
[0009] 上述復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，所述PVDF樹(shù)脂粉末為偏氣乙締均聚物或偏氣乙締 與六氣丙締共聚物中的一種，粒徑為100-150nm;所述水性粘合劑為下苯乳膠、苯丙乳膠、純 苯乳膠、聚甲基丙締酸甲醋、聚甲基丙締酸下醋、聚丙締酸乙醋、聚乙締醇、乙締-醋酸乙締 共聚物、聚醋酸乙締醋或聚氨醋中的一種或幾種的混合物;所述表面活性劑為氣代烷基甲 氧基酸醇、氣代烷基乙氧基酸醇、聚氧乙締烷基酷胺、脂肪醇聚氧乙締酸中的一種或幾種的 混合物。
[0010] 上述復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，所述芳絕漿料由W下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：芳絕纖 維3-8份，第一溶劑60-80份，第二溶劑8-25份，助溶劑3-5份，聚氧化乙締分散劑0.5-1份，乳 化劑0.5-2.5份，聚合物粘合劑1 -2份。
[0011] 上述復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，所述助溶劑為氯化巧、氨氧化鐘、氯化裡、化晚中 的一種或幾種組合;所述聚氧化乙締分散劑為粒徑200目的粉末，分子量為10-100萬(wàn);所述 第一溶劑為NMP、DMS0、DMF或DMAC中的一種;所述第二溶劑為乙酸乙醋、異丙醇、二氯甲燒或 憐酸=乙醋中的一種或幾種組合;所述乳化劑為聚乙締醇、聚丙締酸鋼或聚丙締酷胺中的 一種或幾種組合;所述聚合物粘合劑為乙締基化咯燒酬和乙酸乙締醋共聚物;所述芳絕纖 維為間位芳絕纖維、對(duì)位芳絕纖維、間位芳絕漿巧、對(duì)位芳絕漿巧中的一種或多種組合，芳 絕纖維分子量為0.5-10萬(wàn)。
[0012] 上述復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，所述基膜為聚乙締隔膜、聚丙締隔膜、聚丙締/聚 乙締/聚丙締復(fù)合隔膜、聚酷亞胺隔膜、聚偏氣乙締隔膜、聚乙締無(wú)紡布隔膜、聚丙締無(wú)紡布 隔膜、聚酷亞胺無(wú)紡布隔膜中的一種，基膜厚度為5-40皿，孔隙率為30-60%。
[0013] -種制備復(fù)合涂層裡離子電池隔膜的方法，包括下述步驟： a、 制備芳絕漿料:按照配比稱(chēng)取組成芳絕漿料的各物質(zhì)，將配比量的第一溶劑和助溶 劑攬拌溶解后，緩慢均勻地加入配比量聚氧化乙締分散劑，邊加入邊攬拌，待聚氧化乙締分 散劑完全溶解后加入芳絕纖維，沸水浴加熱、攬拌至完全溶解，制得芳絕纖維溶解液;將配 比量的第二溶劑、乳化劑混合，分散均勻，同配比量的聚合物粘合劑一起加入芳絕纖維溶解 液中，分散均勻制得芳絕漿料； b、 制備水性PVDF漿料:按照配比稱(chēng)取組成水性PVDF漿料的各物質(zhì)，取配比量的分散劑、 去離子水，兩者混合，50°C-70°C加熱，攬拌10-30分鐘后，加入配比量的PVDF樹(shù)脂粉末，研磨 1-2小時(shí)得到PVDF分散液；向上述PVDF分散液中加入配比量的水性粘合劑、表面活性劑，攬 拌均勻后，用400目不誘鋼篩網(wǎng)過(guò)濾制得水性PVDF漿料； C、芳絕漿料的涂布:將步驟a制得的芳絕漿料涂覆于基膜的一側(cè)，浸水3-15S，烘干得單 側(cè)芳絕涂覆隔膜； d.水性PVDF漿料的涂布:將步驟b制得的水性PVDF漿料涂布于上述單側(cè)芳絕涂覆隔膜 未涂覆的一側(cè)，干燥后制得復(fù)合涂層裡離子電池隔膜。
[0014] 上述PVDF涂覆裡離子電池隔膜的制備方法，涂布方式為凹版式涂布、窄縫式涂布、 浸涂式涂布或噴涂式涂布中的一種。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下主要優(yōu)點(diǎn)： 1、本發(fā)明芳絕與PVDF復(fù)合涂層裡離子電池隔膜，與傳統(tǒng)雙側(cè)涂覆芳絕隔膜相比，W PVDF涂層代替了一側(cè)的芳絕涂層，避免了采用凹版式涂布、窄縫式涂布或噴涂式涂布等單 次單側(cè)涂布方式，且使用凝固浴方法制備雙側(cè)涂覆芳絕隔膜時(shí)成膜情況難控制的缺點(diǎn)。該 復(fù)合隔膜在具備芳絕涂層良好熱性能和機(jī)械性能的同時(shí)，又具備了 PVDF涂層對(duì)電解液有良 好潤(rùn)濕性和保液性、可有效粘接電池和極片、對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)，有利于制備循環(huán)壽命更 長(zhǎng)、安全性更高的裡離子電池。
[0016] 2、本發(fā)明所述PVDF涂層由水性PVDF漿料經(jīng)涂布、烘干后獲得，擬棄了現(xiàn)有PVDF涂 覆裡離子電池隔膜W丙酬等油性物質(zhì)作溶劑的傳統(tǒng)工藝，采用水作為溶劑，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境 友好、安全性高；另外用水作溶劑可極大降低生產(chǎn)成本，利于工業(yè)化生產(chǎn)。針對(duì)PVDF樹(shù)脂具 有極強(qiáng)疏水性、在水性體