[發明專利]一種PVDF涂覆隔膜及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210991831.4
• 申請日: 2022-08-18
• 公開（公告）號: CN115101894A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 黃云;王曉明;黃士斌;周素霞;王婷;曹林娜
• 申請（專利權）人: 寧德卓高新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M50/446
• 分類號: H01M50/446;H01M50/457;H01M50/491;H01M50/434;H01M50/417;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 黃家旺

本申請公開了一種PVDF涂覆隔膜及其制備方法及應用，涉及二次電池技術領域。本申請在PVDF乳液中加入多孔納米陶瓷，得到多孔納米陶瓷/PVDF復合團聚體，使用多孔納米陶瓷/PVDF復合團聚體制備涂覆隔膜，對涂層透氣無影響，涂覆隔膜與極片粘結性能稍有增加，提高隔膜的儲液性能，從而改善隔膜的循環性能，多孔納米陶瓷為鋰離子穿梭提供大孔徑通道，提高了涂覆隔膜離子電導率。

技術領域

本申請涉及二次電池技術領域，特別涉及到一種PVDF涂覆隔膜及其制備方法及應用。

背景技術

鋰電池從構造上看可分為四大部分，正負極、電解液和隔膜。其中，隔膜作為正負極阻隔材料，為鋰離子的穿梭提供通道，而阻隔電子的通過，從而防止正負極的接觸而短路。然而，隔膜本身的耐熱性差，在高溫下隔膜收縮較嚴重，容易導致正負極接觸而短路，為改善隔膜的耐熱性，往往在隔膜一側或兩側涂覆一層耐熱層。例如，公開號為CN110571394A的中國發明專利申請在基膜上涂覆一層陶瓷層，改善了隔膜的熱收縮，由于陶瓷層與極片無粘接，電池易松軟，行業中引入了有機涂層，在陶瓷層上或基膜層上涂覆一層有機涂層，以此來增加隔膜與極片的粘接，從而來提高電池的硬度。

由于PVDF材料具有耐腐蝕性、易粘接性、保液性等特點，鋰電隔膜涂覆行業將PVDF用作有機涂層涂覆在隔膜一側或兩側，以此來增加與極片的粘接。PVDF的涂覆可分為兩種，油性涂覆和水性涂覆，其中油性涂覆常以丙酮為溶劑溶解PVDF，然后進行涂覆、烘干成膜，由于丙酮易揮發、燃燒。PVDF油性涂覆技術量產起來安全性極低，因此PVDF水性涂覆備受歡迎，如公開號為CN111490213A的中國發明專利申請采用水性PVDF乳液和丙烯酸酯混合涂覆在基膜一側，形成一層顆粒排布整齊緊密的PVDF層，但由于PVDF一次粒徑較小，一般只有納米級別，因此這種涂覆方式會導致涂層整體透氣時間增加，導致隔膜整體的阻抗值上升，影響鋰離子的穿梭。

為改善透氣性，又不影響隔膜與極片的粘接性，現有技術用氣流粉碎PVDF乳液的干燥物或噴霧干燥PVDF乳液，可得到微米級別的二次粒徑PVDF粉末，然后與粘結劑混合制漿，采用點狀噴涂方式，將二次粒徑的PVDF噴涂在隔膜上，所噴涂的點粒徑一般能達到幾百微米，這樣即保證了隔膜與極片的粘結力，又對涂層的透氣不影響。例如，公開號為CN114039170A的中國發明專利申請采用點狀涂布方法，將PVDF粉末與粘結劑混合攪拌制漿，然后將配置好的漿料以點狀排布等間距的涂布在隔膜上；如公告號為CN110911620A的中國發明專利采用PVDF乳液和粘結劑混合、添加一些助劑、再加少量非球狀氧化鋁，以霧化器噴涂或靜電噴涂方式，將漿料噴涂在隔膜上，得到了非連續、高粘接的點狀PVDF隔膜，這兩篇專利所制備的PVDF隔膜，保持著與極片的粘接性，又對隔膜整體透氣不影響。

但是，在上述技術方案中，PVDF材料一般采用α晶型，α晶型的晶區可分為定形區和無定形區，隔膜用的α晶型PVDF中定形區占40%左右。鋰離子只能穿過無定形區，而不能穿過定形區，因此采用點狀涂覆PVDF粉末時，PVDF粉末聚集在一個點上，其中有40%為定形區，鋰離子無法穿過，必然引起PVDF的點狀區域鋰離子穿梭的擁堵現象，從而影響電池的整體循環性能。

發明內容

本申請的目的是提供一種PVDF涂覆隔膜及其制備方法及應用，在不改變PVDF與極片的粘結作用下，降低鋰離子穿梭點狀聚集的PVDF時的擁堵現象，從而降低電池內阻，提高循環性能。

為實現上述目的，本申請實施例采用以下技術方案：一種PVDF涂覆隔膜，包括：基膜，所述基膜采用多孔薄膜；耐熱層，所述耐熱層設置在所述基膜的至少一側表面上；有機層，所述有機層設置在所述耐熱層上，所述有機層包括多孔納米陶瓷/PVDF復合團聚體、粘結劑和消泡劑，所述多孔納米陶瓷/PVDF復合團聚體由多孔納米陶瓷和PVDF顆粒團聚而成。