[發明專利]一種高粘性PVDF涂覆隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110023062.4
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112795247B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 趙金保;翟一凡
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;C08L23/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發明公開了一種高粘性PVDF涂覆隔膜及其制備方法。該隔膜的隔膜基材的單面或雙面表面覆蓋有水性PVDF涂層；所述水性PVDF涂層由水性PVDF漿料烘干后形成的粒徑為200～300μm的微球組成；所述水性PVDF漿料包括水性PVDF乳液和改性聚乙烯醇膠黏劑；所述水性PVDF乳液由10～20wt％的PVDF樹脂粉末、1～5wt％的水性粘合劑、0.5～1.5wt％的表面活性劑、1～5wt％的分散劑、0.5～2wt％的增稠劑和余量的去離子水組成；所述改性聚乙烯醇膠黏劑由5～9wt％的聚乙烯醇、3～5wt％的異氰酸酯、1～5wt％的分散劑、1～5wt％的催化劑和余量的去離子水組成。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池隔膜技術領域，具體涉及一種高粘性PVDF涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其高能量密度和長循環壽命廣泛應用于數碼類電子產品和電動汽車。對于新能源電動汽車而言，續航要求不斷提升，動力電池能量密度也在不斷提升，單體電芯高能量密度又帶來的動力電芯的安全隱患。隔膜作為鋰離子電池四大主材料之一，提升鋰離子電池使用和循環過程中的安全性能起到關鍵作用。在動力電池生產過程中，在隔膜表面涂覆PVDF，裸電芯經過熱壓工藝后，可以有效增加隔膜與極片的粘接強度。PVDF涂層可以將陰陽極極片和隔膜緊密粘合，增加裸電芯剛度，減少使用過程中的形變。動力電池長在期充放電循環過程中，陽極不斷膨脹收縮，裸電芯內部會產生較大應力，尤其是陽極極片，內部的應力釋放會導致隔膜與極片的分離，造成裸電芯的“張口”現象，陽極極片會出現褶皺，在循環過程中，褶皺處會有鋰沉積，造成電池安全風險，降低電池循環壽命。

在大尺寸電芯中，由于極片尺寸較大，循環過程中陽極極片產生的應力容易導致陽極極片褶皺，當下隔膜涂覆普通PVDF無法使極片與隔膜很好粘接，會造成裸電芯的“張口”現象，導致電池安全風險提高，因此尋求下一代高粘結性的高端隔膜成了當務之急。

現有鋰離子電池PVDF隔膜的涂層技術，分為采用油性涂覆工藝和水性涂覆工藝，油性涂覆工藝多是采用丙酮作為溶劑，存在的問題是：丙酮易燃、易爆，在生產過程中存在不安全因素；此外，由于油性漿料與隔膜材質相容性較好，漿料會滲透到基膜的微孔中，導致隔膜透氣值增大，容易造成隔膜堵孔，影響電池性能。水性涂覆工藝，水性涂覆工藝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，但傳統的PVDF在電解液中溶脹后，粘性降低，由此導致制備的鋰離子電池在長循環下性能不佳。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種高粘性PVDF涂覆隔膜及其制備方法，解決了上述背景技術中水性PVDF涂覆隔膜的涂層粘結性問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：提供了一種高粘性PVDF涂覆隔膜，隔膜基材的單面或雙面表面覆蓋有水性PVDF涂層；所述水性PVDF涂層由水性PVDF漿料烘干后形成的粒徑為200～300nm的微球組成；

所述水性PVDF漿料包括水性PVDF乳液和改性聚乙烯醇膠黏劑；所述水性PVDF乳液由10～20wt％的PVDF樹脂粉末、1～5wt％的水性粘合劑、0.5～1.5wt％的表面活性劑、1～5wt％的分散劑、0.5～2wt％的增稠劑和余量的去離子水組成；所述改性聚乙烯醇膠黏劑由5～9wt％的聚乙烯醇、3～5wt％的異氰酸酯、1～5wt％的分散劑、1～5wt％的催化劑和余量的去離子水組成。

在本發明一較佳實施例中，所述水性PVDF漿料由10wt％的水性PVDF乳液、5wt％的改性聚乙烯醇膠黏劑、1～1.5wt％的表面活性劑和余量的去離子水組成。

在本發明一較佳實施例中，所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、甲基環己烷二異氰酸酯、1,4苯二異氰酸酯中的至少一種。

在本發明一較佳實施例中，所述催化劑為硼砂和十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的至少一種。