[發明專利]動力鋰電池隔膜用涂料、動力鋰電池隔膜及其制備

有效

• 申請號: 201110302444.7
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102433745A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 賀磊;吳立群;楊嬌
• 申請（專利權）人: 中國海誠工程科技股份有限公司
• 主分類號: D06M15/256
• 分類號: D06M15/256;D06M11/77;H01M2/16;D06M101/32;D06M101/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本發明涉及一種動力鋰電池隔膜用涂料、動力鋰電池隔膜及其制備，屬于鋰電池技術領域。

背景技術

動力鋰電池由正／負極材料、電解液、隔膜以及電池外殼包裝材料組成。隔膜在電池中起著防止正／負極短路，同時在充放電過程中提供離子運輸電通道的作用，其性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環性能以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。目前動力鋰電池隔膜的材料主要有聚烯烴類微孔膜如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）單層微孔膜以及由PP和PE復合的多層微孔膜，該類隔膜制備方法主要為干法拉伸致孔法和相分離法，以美國Celgard公司和日本UBE公司生產的為代表，還有一類隔膜是以濕法無紡布為基材，基材表面涂布無機陶瓷涂層或有機聚合物涂層，以德國贏創德固賽公司生產的SEPARION^?系列柔性陶瓷鋰電隔膜為代表，該隔膜與聚烯烴類微孔膜相比，電循環穩定性、安全性能等較好，適用于大功率的動力鋰電池。

德國贏創德固賽公司的CN?100397681C、CN?1679183A、CN?101425570A等發明專利，已公開柔性陶瓷鋰電隔膜的制備方法以及用于制備涂層的無機懸浮物配方組成。廈門大學已公開的CN?1312789C發明專利，以Celgard?2400為基材，納米SiO₂、聚氧乙烯、乙腈的混合溶液為隔膜涂層的涂料，制備復合鋰電池隔膜。贏創德固賽專利所提供的涂料涂布后的隔膜容易掉毛掉粉；而廈門大學專利中提供的涂料對基材的要求較高，造成生產成本的增加。

發明內容

本發明的目的是克服上述缺點，提供一種以濕法無紡布為基材的動力鋰電池隔膜用涂料，含有該涂料的動力鋰電池隔膜以及它們的制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種以濕法無紡布為基材的動力鋰電池隔膜用涂料，其特征在于，包括氯化聚偏氟乙烯5～20%(wt)、丙三醇10～20%(wt)、N,N-二甲基甲酰胺60～80%(wt)、次氯酸鈉2.5～5%(wt)以及納米碳化硅晶須2.5～5%(wt)。其中，氯化聚偏氟乙烯為成膜材料，N,N-二甲基甲酰胺為溶劑，丙三醇和次氯酸鈉為非溶劑，納米碳化硅晶須用于提高動力鋰電池隔膜的耐高溫收縮性能和抗拉強度，次氯酸鈉可增加動力鋰電池隔膜的開孔率。

優選地，所述的氯化聚偏氟乙烯的相對分子量為50萬，氯元素含量為5%。

優選地，所述的納米碳化硅晶須的直徑為50~100nm，長徑比為10~50，且晶須表面經硅烷偶聯劑親油改性。所述的硅烷偶聯劑優選為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷。

本發明還提供了上述的以濕法無紡布為基材的動力鋰電池隔膜用涂料的制備方法，其特征在于，具體步驟為：按比例將氯化聚偏氟乙烯溶解到丙三醇、次氯酸鈉與N,N-二甲基甲酰胺的混合液中，形成粘稠狀透明液體，將納米碳化硅晶須加入所述的粘稠狀透明液體中，攪拌直至完全均化、分散，即得到以濕法無紡布為基材的動力鋰電池隔膜用涂料。

優選地，所述的氯化聚偏氟乙烯在混合液中的溶解溫度為80℃。

本發明還提供了一種動力鋰電池隔膜，包括濕法無紡布基材以及涂布在濕法無紡布基材表面的涂料，其特征在于，所述的涂料采用上述以濕法無紡布為基材的動力鋰電池隔膜用涂料。

優選地，所述的濕法無紡布由PET纖維抄造或由PET纖維與天然纖維配抄而成，開孔率為40~60%，平均孔徑為5μm以下。

本發明還提供了上述動力鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于，具體步驟為：將上述以濕法無紡布為基材的動力鋰電池隔膜用涂料涂布在濕法無紡布基材表面，經真空干燥、熱壓成型處理后得到動力鋰電池隔膜。

所述的涂布方法為常規涂布方法，如刮涂、浸涂等。

與現有技術相比，本發明的優點為：

一、本發明的復合涂料中成膜材料氯化聚偏氟乙烯與其他專利中使用的聚偏氟乙烯相比，成膜后的抗拉強度和對電解液的吸液率有了明顯提高。

二、與贏創德固賽專利以及國內相關專利所使用的納米氧化鋁、納米二氧化硅等無機納米材料相比，本發明的復合涂料中含有納米碳化硅晶須可明顯提高動力鋰電池隔膜的耐高溫收縮性能、抗拉強度，并且涂布過程中的涂料流平性和保水性均有增強，有利于隔膜的表面涂布，并且所制備隔膜的表面光潔平整，不存在掉毛掉粉現象。