[發明專利]一種聚烯烴鋰電隔膜制備方法

在審

• 申請號: 201910403265.9
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110137416A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 唐浩林;張海寧;涂文愗;林文
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李丹

本發明公開了一種聚烯烴鋰電隔膜制備方法，以多孔聚烯烴隔膜為基體，所述聚烯烴隔膜的單側或雙側涂敷有改性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有機物涂層，所述的改性的聚甲基丙烯酸甲酯有機物是無機氧化物納米顆粒和聚甲基丙烯酸甲酯復合而成的有機物。本發明針對現有聚丙烯或者聚乙烯多孔隔膜高溫完整性較低的問題，以及現有聚丙烯或者聚乙烯膜對電解液浸潤性較差等問題，提供一種聚烯烴鋰電隔膜，涂層中的PMMA，在鋰電池常用的酯類電解液中具有良好的溶脹性，因此，具有良好的吸液率和鋰離子傳導性能。此外，涂層中的無機氧化物納米顆粒，在電池使用過程中可有效的防止PMMA溶脹導致隔膜阻抗升高，因此，具有良好的循環性能。

技術領域

本發明涉及新能源材料領域，具體涉及一種聚烯烴鋰電隔膜及其制備方法。

背景技術

隔膜是鋰電池核心部分，不僅吸收電解質并為鋰離子提供微孔遷移的通道，同時也起到了作用通過切斷來避免短路的關鍵作用。目前商業化鋰離子電池中的隔膜是由聚烯烴，如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。然而傳統的聚烯烴膜與有機電解液極性不一致，這可能導致高阻力和不良循環性能。

目前，改善鋰電池隔膜的浸潤性的方法主要是在隔膜表面涂覆惰性高分子聚合物(主要為聚偏氟乙烯PVDF、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)來提高對電解液的浸潤性，具體方法為：先將高分子聚合物分散成高分子分散液，再加入粘合劑(主要為丙烯酸類、丙烯腈類)，如專利CN108878738A公開了一種采用聚甲基丙烯酸甲酯等高分子聚合物在去離子水分散，從而制備有機涂層的方法；專利CN109065811A公開了一種水性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，進而顯著提升鋰離子電池隔膜的綜合性能。

此外，靜電紡絲的方法可以以高分子聚合物為原料獲得聚合物涂層。如專利CN201710812779公開了了一種聚烯烴鋰電隔膜，以多孔聚烯烴隔膜為基體，所述聚烯烴隔膜的單側或雙側電紡有改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維涂層，所述的改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維是無機氧化物納米顆粒和聚對苯二甲酸乙二醇酯復合而成的纖維。在此方法中，無機氧化物顆粒被PET所包覆。但是上述方案都同時忽略了高分子聚合物在電解液中溶脹，從而導致鋰離子的微孔通道被堵塞，影響其電化學性能。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種聚烯烴鋰電隔膜，具有良好的電解液浸潤性，并且可防止高分子聚合物溶脹導致離子通道堵塞，可以改善電池的循環性能，倍率性能。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種聚烯烴鋰電隔膜制備方法，包含如下步驟：

第一步，配置無機氧化物的水分散液，將無機氧化物按質量比(1-3)：9的比例分散在去離子水中，添加1-2wt％的表面活性劑，并使用無機酸調節PH至1-3，攪拌0.3-2h得到無機氧化物-水分散液；

第二步，將甲基丙烯酸甲酯按質量比1：9的比例分散在去離子水中，添加1-3wt％的引發劑，通過自由基聚合反應合成聚甲基丙烯酸甲酯納米小球的分散液；將聚甲基丙烯酸甲酯納米小球的分散液進行過濾、去離子水洗滌、離心、干燥，獲得聚甲基丙烯酸甲酯小球粉末；將聚甲基丙烯酸甲酯按質量比1：9的比例分散在去離子水中，攪拌0.3-2h得到聚甲基丙烯酸甲酯-水分散液；

第三步，將第二步所得聚甲基丙烯酸甲酯-水分散液與第一步所得無機氧化物-水分散液的按質量比1:1-1:4混合，并加入6-10wt％的粘合劑，攪拌0.5-2h得到涂布漿料；

第四步，制備改性的聚甲基丙烯酸甲酯有機物涂層，采用刮涂或輥涂或噴涂的方式將第三步制備的涂布漿料涂布到聚烯烴隔膜表面(主要采用刮涂的方式)，在60-80℃干燥后獲得結構穩定的改性的聚甲基丙烯酸甲酯有機物涂層。

作為上述技術方案的優選，本發明提供的聚烯烴鋰電隔膜制備方法進一步包括下列技術特征的部分或全部：