[發明專利]一種鋰電隔膜的涂覆方法及鋰電隔膜、鋰電池

在審

• 申請號: 201910362668.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN111864158A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 袁海朝;徐鋒;王曉靜;蘇碧海
• 申請（專利權）人: 河北金力新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M2/18;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種鋰電隔膜的涂覆方法及鋰電隔膜、鋰電池，所述涂覆方法包括以下步驟：步驟1，制備涂層漿料；步驟2，將所述涂層漿料均勻涂覆于基膜單側表面得到涂覆隔膜；步驟3，在常溫25?30℃下，將所述涂覆隔膜進行6～8次萃取后，再進行3?5次水洗，其中：萃取液為水與NMP(N?甲基吡咯烷酮)的混合液，相鄰的兩次萃取中，后一次萃取比前一次萃取所用的萃取液中NMP的濃度小2?22wt％；步驟4，萃取結束后將涂覆隔膜于30?65℃下干燥。本發明得到的鋰電隔膜熱穩定良好。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，特別是涉及一種鋰電隔膜的涂覆方法及鋰電隔膜、鋰電池。

背景技術

鋰離子電池能量密度的提升主要有兩個方向，一個是活性物質比容量的提升，如正極采用容量更高的高Ni材料，如NCM811等，另外一個方向就是通過提高電壓來達到提高能量密度的目的，高電壓正極材料不僅僅會給電解液帶來嚴峻的挑戰，也會對隔膜的穩定性產生顯著的影響，影響鋰離子電池的安全性。

涂層是提升隔膜安全性和穩定性的有效方法，通常而言隔膜表面的涂層可以分為兩大類：1)有機涂層，例如常見的偏氟乙烯六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，纖維類等，但是有機材料普遍存在熱穩定性差，高溫下隔膜收縮等問題；2)無機氧化物涂層，例如SiO₂，Al₂O₃，Mg(OH)₂等，能夠顯著改善隔膜的熱穩定性，抑制隔膜在高溫下的收縮，但是氧化物涂層會導致隔膜孔隙率降低，引起離子阻抗增加。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的鋰電隔膜穩定性差、不耐高壓的問題，而提供一種鋰電隔膜，該鋰電隔膜高溫下收縮率小、變形性小、穩定性好、孔徑均勻。

本發明的另一個目的是提供所述鋰電隔膜的涂覆方法，該方法采用有機物涂覆，涂覆體系采用有機溶劑作為漿料體系的溶劑，并采用特殊的萃取方式進行萃取，在萃取過程中依次降低NMP的濃度，使涂層形成均勻的孔徑，并有效減少隔膜中各種添加劑的殘留。

本發明的另一個目的是提供一種基于所述鋰電隔膜的鋰電池，由于鋰電隔膜熱穩定性的提升，可大大提高該鋰電池的能量密度。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種鋰電隔膜的涂覆方法，包括以下步驟：

步驟1，制備涂層漿料：稱取定量的聚偏氟乙烯或纖維溶解于有機溶劑中，加入粘結劑分散均勻后，再加入造孔劑分散均勻；

步驟2，將所述涂層漿料均勻涂覆于基膜單側或兩側表面得到涂覆隔膜；

步驟3，在常溫25-30℃下，將所述涂覆隔膜進行6～8次萃取后，再進行3-5次水洗，其中：萃取液為水與NMP(N-甲基吡咯烷酮)的混合液，相鄰的兩次萃取中，后一次萃取比前一次萃取所用的萃取液中NMP的濃度小2-22wt％；在本步驟中，萃取是為了將涂層中的溶劑、造孔劑及其他添加劑替換出來，萃取在萃取槽中進行，每個萃取槽旁側均連有緩存罐，緩存罐中存有對應罐體濃度的萃取液，且萃取液需在攪拌罐中以15-60rpm攪拌均勻。水洗過程中的水為去離子水，溫控為25-30℃；萃取液液面高度為100-130cm，此高度設置是為了增大涂層膜萃取的路徑，利于得到更好的萃取效果；另外將萃取槽與萃取槽中的導輥作為獨立的單元，可將萃取槽與萃取槽的導輥有效分離開，這樣易于導輥的維護、維修及清洗。整個水洗裝置采用溢流方式循環，過程中的溶劑通過精餾回收，并能實現98％以上的回收利用，不會對環境造成污染。

步驟4，將涂覆隔膜于30-65℃下充分干燥。

在上述技術方案中，第一次萃取用萃取液中NMP的濃度為80-85wt％，最后一次取用萃取液中NMP的濃度為3-14wt％。

在上述技術方案中，所述步驟2中的基膜為PP膜、PE膜或PP/PE/PP復合膜(中間為PE材質兩側為PP材質的膜)。