[發明專利]一種含有復合涂層的聚乙烯電池隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201510406786.1
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN105070866A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 顧玫芳;葉梓
• 申請（專利權）人: 長興東方紅包裝有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 邱順富

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜制備技術領域，尤其涉及一種含有復合涂層的聚乙烯電池隔膜及其制備方法。

背景技術

隔膜是鋰離子電池中非常重要的組成部分，隔膜的主要作用是使電池的正負極分隔，防止正負極接觸而短路。隔膜自身為非導電材料，且具有一定的微孔和孔隙率，能夠使電解質離子通過。隔膜的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、安全性能等。現有技術中，鋰離子電池大多數選用聚烯烴多孔膜作為其隔膜材料。

但是，以聚烯烴為材料的隔膜在熱穩定性、對電解液的浸潤性能、吸濕保液能力方面不夠理想。對電解液的浸潤性能以及吸濕保液能力的不足限制了鋰離子電池的倍率性能；而當鋰離子電池內部溫度急劇上升時，聚烯烴隔膜容易受熱熔融，隔膜尺寸容易發生收縮而直接導致電池短路。為了解決這一問題，通常的解決方法是會在隔膜的表面涂布一層陶瓷漿料，陶瓷漿料具有較高的耐高溫性，大大提高了隔膜的尺寸穩定性。但是在另一方面，陶瓷漿料的設置在一定程度上堵塞了原本隔膜上的微孔，在一定程度上降低了隔膜的可潤濕性和透氣性，此外陶瓷漿料一般通過粘合劑粘附于隔膜基膜上，粘結力不夠強，長時間后容易脫落。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種含有復合涂層的聚乙烯電池隔膜及其制備方法。本發明的隔膜能夠耐高溫，在受熱后能夠保持尺寸穩定的同時，還具有較強的吸濕保液能力和對電解液較好的浸潤性；此外本發明的隔膜還具有較好的抗尖刺強度。

本發明的具體技術方案為：一種含有復合涂層的聚乙烯電池隔膜，包括隔膜基材和設于所述隔膜基材表面的涂層，所述隔膜基材由以下總重量份為100份的物質制備而成：70-80重量份的聚乙烯，20-30重量份的丙烯酸乙烯酯；所述涂層由涂層漿料涂布于隔膜基材表面而成，所述涂層漿料由以下物質制備而成：5-10重量份的天然纖維素漿料，3-5重量份的角蛋白，1-3重量份的乙二醇二縮水甘油醚，3-5重量份的褐藻提取物；1-5重量份的納米無機填料，3-5重量份的粘結劑，20-30重量份的丙烯酸乙烯酯，1-5重量份的貽貝殼粉，1-5重量份的埃洛石納米管，40-49重量份的有機溶劑；所述納米無機填料選自納米氧化鋁、納米氧化鈦或納米氧化鋯中的一種或多種。

涂層漿料中的天然纖維素漿料中含有大量的天然纖維素和少量果膠，天然纖維素和果膠均具有良好的吸濕性，熱穩定性，與涂層漿料中其他物質復合后，能夠彌補涂層吸濕性不強和隔膜基材熱穩定性的缺陷。但是纖維素也存在一定的缺陷，就是其濕態強度較差，本發明通過使用乙二醇二縮水甘油醚，將角蛋白與天然纖維素發生交聯，天然纖維素與角蛋白交聯厚，其濕態強度能夠得到大幅提升，此外角蛋白和褐藻提取物同時也具有較好的吸濕性，能夠進一步提高涂層的吸液保濕能力。涂層漿料中的納米無機填料能夠提升涂層的耐高溫性和機械強度，貽貝殼粉和埃洛石納米管均具有孔道結構，能夠提高涂層的吸濕性、機械強度，同時還能額外增強涂層的阻燃性能，隔膜基材和涂層漿料中的丙烯酸乙烯酯為可自引發紫外光固化物質，當涂層漿料涂布在隔膜基材上后，進行紫外光照射后能夠使涂層漿料中的丙烯酸乙烯酯和隔膜基材中的丙烯酸乙烯酯迅速發生固化交聯，再加上普通粘結劑的粘接，與單一粘接劑相比，涂層的粘結牢度更強，涂層中的納米無機填料、貽貝殼粉和埃洛石納米管不易脫落，而且對隔膜基材尺寸穩定性的提升也更為明顯。

作為優選，所述天然纖維素漿料的制備方法如下：

(1)分別稱取100重量份的短絨棉和100重量份的竹渣，并將所述短絨棉和竹渣一起添加到600重量份濃度為15wt％的氫氧化鈉溶液中，對含有短棉絨和竹渣的氫氧化鈉溶液進行抽真空蒸煮，蒸煮溫度為220℃，蒸煮時間為4h。

(2)對蒸煮完畢后的短棉絨和竹渣取出并進行洗滌，將短棉絨和竹渣一起加入到2000重量份濃度為40wt％的乙醇溶液中，然后對乙醇溶液進行微波處理，其中微波頻率為2450MHZ，微波功率為800W，溫度為150℃，時間為45min；微波處理完畢后對乙醇溶液進行過濾，取固態過濾物。

天然纖維素難溶于水和有機溶劑，對蒸煮后的短棉絨和竹渣進行微波處理，并且過濾后取固態過濾物，能夠去除短棉絨和竹渣中木質素，果膠類雜質，提升天然纖維素的純度。

(3)將固態過濾物洗滌后采用打漿機對其進行打漿，打漿后對所得物先后進行氯化、堿化、漂白、除雜、濃縮處理后得到天然素纖維漿料。

作為優選，所述天然素纖維漿料的固含量為75-85wt％。

作為優選，所述角蛋白的制備方法如下：