[發明專利]水性PVDF涂覆隔膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810947509.5
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109065811B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 吳秀鋒;鐘海燕;張楊;肖歡;張鵬;孫先維;雷建清;蔡滔;羅建
• 申請（專利權）人: 湖南爍普新材料有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/414;H01M50/449;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發明提供一種水性PVDF涂覆隔膜及其制備方法和應用，所述制備過程如下：首先制備改性水性PVDF粉末，進一步制備PVDF涂覆漿料，再進一步制備水性PVDF涂覆隔膜。通過對PVDF的改性使所制得的水性PVDF涂覆漿料顯著提升PVDF顆粒在水溶液中的分散性和穩定性，進而顯著提升鋰離子電池隔膜的綜合性能。

技術領域

本發明涉及電池隔膜材料技術領域，具體來說，涉及一種水性PVDF涂覆隔膜及其制備方法和應用。

背景技術

由于日益嚴重的能源與環境問題，以及電子信息產業的蓬勃發展，越來越多的焦點聚集于高比能量、安全無毒的能源材料。鋰離子二次電池具有高能量密度、循環壽命長、無記憶效應的特性，又具有安全、對環境友好、可靠且能快速充放電等優點。因而成為近年來儲能技術研究的熱點，被廣泛應用于手機、筆記本電腦，數碼相機等便攜電子產品，也必將成為混合動力汽車和電動汽車的首選儲能裝備。

目前，動力電池所使用的隔膜為陶瓷或聚合物涂覆隔膜。用PVDF作為涂層，它主要的作用是作為粘接層把極片跟隔膜粘接起來，粘接的好處是電池會更加堅硬、結實，生產運輸當中都有很大的優勢，粘結層的另外一個優勢是可以吸液，保證了電池的安全性。因此，現在PVDF涂層在智能手機里面應用最多。

PVDF涂覆工藝主要有油性涂覆和水性涂覆。采用油性涂覆工藝需要用到大量的有機溶劑，對環境污染大而且成本很高。水性涂覆主要是以水作為溶劑的一種涂覆工藝，該工藝對環境污染小，是大批量生產PVDF涂覆隔膜的發展方向。然而，PVDF作為憎水性聚合物，在水中的分散性差、顆粒易團聚、沉降，導致涂覆后PVDF涂層顆粒感很強，很難形成PVDF顆粒分布均勻的涂層。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提供了一種水性PVDF涂覆隔膜及其制備方法和應用，顯著提升PVDF顆粒在水溶液中的分散性和穩定性，進而顯著提升鋰離子電池隔膜的綜合性能。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一方面，本發明提供一種改性水性PVDF粉末的制備方法，包括如下步驟：

1)配制乳液A：將PVDF粉末、第一氟離子表面活性劑、全氟烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、長碳鏈苯烯和第一去離子水混合后得到PVDF混合乳液，將PVDF混合乳液研磨得到乳液A；

2)配制溶液B：在氮氣氣氛下，將引發劑、第二氟離子表面活性劑和第二去離子水混合后加熱攪拌配制成溶液B；

3)制備改性水性PVDF粉末：在氮氣氣氛下，將乳液A緩慢加入溶液B中，加熱攪拌，抽濾、洗滌、烘干，得到改性水性PVDF粉末。

進一步地，所述PVDF粉末、第一氟離子表面活性劑、全氟烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、長碳鏈苯烯和第一去離子水，按質量份數計，比例為8～20∶0.11～0.75∶0.1～0.5∶0.3～0.9∶1～2∶70～90。

進一步地，所述研磨在研磨機中進行0.5～3h。

進一步地，所述引發劑、第二氟離子表面活性劑和第二去離子水，按質量份數計，比例為0.1～1∶0.1～0.5∶80～100。

進一步地，步驟2)中，所述加熱攪拌是指在50～80℃下攪拌0.5～8h。

進一步地，步驟3)中，所述乳液A和溶液B，按質量份數計，比例為20～50∶50～80。

進一步地，步驟3)中，所述加熱攪拌是指在50～80℃下攪拌0.5～8h。

一方面，本發明提供一種水性PVDF涂覆隔膜的制備方法，包括如下步驟：

將本發明所制備的改性水性PVDF粉末、粘接劑、增稠劑、潤濕劑和去離子水混合攪拌得到水性PVDF涂覆漿料；