[發明專利]一種PVDF陶瓷改性隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010053295.4
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111224043A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張立斌;李正林;貢晶晶;翁星星;張翰林
• 申請（專利權）人: 江蘇厚生新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 趙慧

本發明屬于鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種PVDF陶瓷改性隔膜及其制備方法。本PVDF陶瓷改性隔膜包括：基膜層和位于基膜層表面的PVDF陶瓷改性層；其中所述PVDF陶瓷改性層適于通過交聯的方式接枝到基膜層表面。本PVDF陶瓷改性隔膜及其制備方法，通過改變PVDF、陶瓷一起改性基膜，并且使用化學鍵連接替代粘結劑粘接，消除了PVDF陶瓷改性層脫落的風險，保證改性隔膜的耐熱性、電解液親和性、與極片的粘接力，為鋰離子電池良好、穩定的電性能提供保障。

技術領域

本發明屬于鋰電池隔膜技術領域，具體涉及一種PVDF陶瓷改性隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池越來越廣泛地應用于動力領域，如電動汽車；應用于3C領域，如手機、平板電腦；應用于電動工具領域，如各類手持電動工具。隨著應用范圍的擴大，市場對鋰離子電池的性能要求越來越高，進而對鋰離子電池隔膜提出了更高的要求。

由于鋰離子電池隔膜的電解液親和性差、與極片粘結性差、耐熱性差，導致鋰離子電池充放電過程中，內阻較大、隔膜與極片容易脫離、容易產生內部短路，從而降低了電池的充放電效率、循環壽命等性能和安全性能。業內大多使用陶瓷涂層增加基膜的耐熱性、對電解液的親和性，在陶瓷涂層上涂覆PVDF(聚偏氟乙烯)涂層提高基膜與極片的粘接性，但通過粘結劑累加多涂層，當粘結劑長時間在電解液中形成失效時，涂層就會脫落，之后電池的電性能和安全性能便大幅下降。

本發明提供了一種新型的解決方案，通過改變PVDF、陶瓷一起改性基膜，并且使用化學鍵連接替代粘結劑粘接，消除了改性涂層脫落的風險，保證改性隔膜的耐熱性、電解液親和性、與極片的粘接力，為鋰離子電池良好、穩定的電性能提供保障。

發明內容

本發明的目的是提供一種PVDF陶瓷改性隔膜及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種PVDF陶瓷改性隔膜，包括：基膜層和位于基膜層表面的PVDF陶瓷改性層；其中所述PVDF陶瓷改性層適于通過交聯的方式接枝到基膜層表面。

進一步，所述基膜層包括含有C-H鍵的聚烯烴隔膜；所述交聯的方式包括：基膜層中C-H鍵的C原子與交聯劑中的C原子形成C-C鍵；交聯劑中的C原子與PVDF陶瓷改性層中的C原子形成C-C鍵，即將PVDF陶瓷改性層接枝到基膜層表面；以及PVDF陶瓷改性層中的PVDF顆粒之間均與交聯劑通過C-C鍵連接，以形成三維網狀結構。

進一步，所述PVDF陶瓷改性層按質量份組成包括以下原料：PVDF顆粒：1-30份；陶瓷顆粒：5-45份；交聯劑：0.1-30份；溶劑：50-95份；其他助劑：0.1-20份；其中所述PVDF顆粒與陶瓷顆粒的質量比為1：(0.5-20)。

進一步，所述PVDF顆粒包括：PVDF單粒子或PVDF多粒子團聚體；其中所述PVDF單粒子的粒度為0.1-0.5μm；所述PVDF多粒子團聚體的粒度為0.5-5μm。

進一步，所述陶瓷顆粒包括：陶瓷單粒子或陶瓷多粒子團聚體；其中所述陶瓷單粒子的粒度為0.1-2μm；所述陶瓷多粒子團聚體的粒度為0.5-5μm。

進一步，所述交聯劑含有碳、氟、氫元素。

進一步，所述溶劑包括去離子水、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的任一種；所述其他助劑包括分散劑、潤濕劑、穩定劑、消泡劑的一種或多種。

進一步，所述三維網狀結構的孔隙率為30-80％；所述三維網狀結構的孔徑為0.01-0.1μm；以及所述三維網狀結構的厚度為0.1-5μm。

進一步，所述三維網狀結構與基膜層的剝離強度不低于50N/m；所述PVDF陶瓷改性隔膜130℃/1h的熱收縮量不超過4％。