一种非水系二次电池隔离膜制作方法及设备技术

本申请涉及一种非水系二次电池隔离膜制作方法，包括：步骤一、在隔离膜表面涂布一层涂布液；步骤二、将表面涂布有涂布液的隔离膜导入凝固液中，并对隔离膜表面施压，使涂布液与凝固液发生物质交换；以及步骤三、将涂布液与凝固液发生物质交换的隔离膜导出凝固液。本申请所提供的非水系二次电池隔离膜制作方法，通过对导入凝固液中的隔离膜施加作用力，促进涂布液与凝固液快速发生相互扩散进而发生相转化，避免了因涂布液与凝固液扩散不利形成孔径较小的粘接性多孔层，进而避免了热压工艺中孔径较小的粘接性多孔层出现崩塌，有效提高隔离膜的离子传导性，降低电池极化。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池
，尤其涉及一种能够促进凝固液与涂布液相互扩散的非水系二次电池隔离膜制作方法及设备。
技术介绍
非水系二次电池特别是锂离子二次电池以其能量密度高、倍率性能好等特性，广泛用于为笔记本电脑、数码相机、摄像机以及手机等便携电子设备供电。随着锂电池技术的发展，锂离子二次电池也可以作为新能源汽车的供电电源。为了进一步提高锂离子二次电池的能量密度，通常采用铝复合软包电池。然而在电池充放电的循环过程中，伴随着充放电的进行，电池内部的电极与隔离膜之间会形成间隙，导致循环容量减少而影响电池的寿命。现有技术采用在聚烯烃微多孔隔离膜上，使用聚偏氟乙烯(PVDF)树脂构成粘接性多孔层。在二次电池制作过程中，电极与隔离膜卷绕后进行注入电解液封装，然后进行热压，利用PVDF树脂层粘接电极与隔离膜，解决因电池充放电循环产生的间隙问题。现有技术在采用凝固液对涂布液进行固化的过程中，涂布液刚开始与接触凝固液时，会形成一层较致密的皮层阻碍凝固液与涂布液扩散，减缓凝固过程。而为了减少皮层形成，现有技术会采用延缓皮层凝固的方法，而这些方法同样会阻碍涂布液整体的凝固过程。而且由于在粘接性多孔层的形成过程中，凝固液与涂布液相互扩散缓慢，不利于涂布液的凝固，进而导致形成的粘接性多孔层孔径较小，在热压工艺中，孔径较小的粘接性多孔层容易出现崩塌，进而降低了隔离膜的离子传导性，增加了电池极化，此外现有技术还存在固化时间长，凝固液消耗量大、生产效率低等缺陷。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的是提供一种非水系二次电池隔离膜制作方法。本申请的第二专利技术目的是提供实现上述方法的非水系二次电池隔离膜制作设备。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种非水系二次电池隔离膜制作方法，包括：步骤一、在隔离膜表面涂布一层涂布液；步骤二、将表面涂布有涂布液的隔离膜导入凝固液中，并对隔离膜表面施压；以及步骤三、将涂布液与凝固液发生物质交换的隔离膜导出凝固液。优选地，步骤二中多次对隔离膜表面施压，优选施压的次数≤5次。优选地，步骤二中多次对隔离膜表面施压时，相邻两次施加作用力的时间间隔为0.2～3s。优选地，隔离膜传送时的走带张力为40～90N/m。优选地，隔离膜传送时的走带速度为2～4m/min；更优选隔离膜通过整个凝固液的时间为30～60s。优选地，对隔离膜施加的作用力方向与隔离膜的传送方向垂直。本申请还涉及一种非水系二次电池隔离膜制作设备，包括挤压机构和凝固液盛装机构，所述凝固液盛装机构用于盛装凝固液，所述挤压机构设置在所述凝固液盛装机构内，用于对隔离膜表面施加作用力。优选的，优选所述挤压机构为多个，多个所述挤压机构间隔设置在所述凝固液盛装机构内以配合传送所述隔离膜，更优选所述挤压机构为辊结构。优选的，还包括连接机构，所述连接机构相对于水平方向垂直或倾斜设置在所述凝固液盛放装置内，所述连接机构的两端分别连接一个所述挤压机构，所述连接机构的中部与所述凝固液盛放装置相固定，所述连接机构与所述挤压机构配合使所述隔离膜能够沿S路径传送。优选的，所述挤压机构为辊结构。本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：本申请所提供的非水系二次电池隔离膜制作方法，通过对导入凝固液中的隔离膜施加作用力，在作用力施加与撤销的过程中，隔离膜表面的涂布液与凝固液快速进行相互扩散进而发生相转化，从而避免了因涂布液与凝固液扩散不利形成孔径较小的粘接性多孔层，有效解决了现有的隔离膜在制作过程中凝固液与涂布液扩散缓慢的问题。进而避免了在热压工艺中孔径较小的粘接性多孔层出现崩塌，有效提高了隔离膜的离子传导性，降低了电池极化。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。附图说明图1为本申请实施例一所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备的示意图一；图2为本申请实施例二所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备的示意图；图3为本申请实施例三所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备的示意图；图4为本申请实施例四所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备的示意图；图5为实施例一所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备加工的隔离膜的SEM图；图6为现有技术(对比例一)未采用挤压机构的非水系二次电池隔离膜制作设备加工的隔离膜的SEM图；图7为本申请对比例二所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备加工的隔离膜的SEM图；图8为本申请对比例三所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备加工的隔离膜的SEM图；图9为实施例三所提供的非水系二次电池隔离膜制作设备加工的隔离膜的SEM图。其中：1、挤压机构；2、凝固液盛装机构；3、放卷机构；4、收卷机构；5、导入机构；6、导出机构；7、连接机构；8、涂布机构；9、水洗液盛装机构；10、隔离膜；11、烘箱。此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的非水系二次电池隔离膜制作设备的放置状态为参照。本申请涉及一种非水系二次电池隔离膜制作方法，包括以下步骤：步骤一：在隔离膜表面涂布一层涂布液。在步骤一的涂布完成后，要避免涂布面过早地与辊接触。两者的时间间隔最少大于3s，以避免过早挤压造成涂布液的大量损失。对于隔离膜进入凝固液的时间不需要严格限定，可以在涂布结束后立即进入凝固液，也可以经过一段时间间隔再进入凝固液。为防止涂布液完全干燥固化，该时间间隔应控制在20s以内。涂布完成后，进行步骤二：将表面涂布有涂布液的隔离膜导入凝固液中，并对隔离膜表面施压，使涂布液与凝固液发生物质交换。具体地，涂布液的主要成分为聚偏氟乙烯(PVDF)系树脂和陶瓷粉体，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂。凝固液为NMP的水溶液。涂布液与凝固液发生物质交换的过程如下：通过对隔离膜表面施压，使涂布液涂层变薄，涂布液中的有机溶剂NMP从涂层中向凝固液扩散，在涂层中留下孔洞。当撤掉压力后，涂布液涂层恢复原先的厚度，凝固液中的水扩散进入涂布液涂层中原先NMP占据的位置，完成涂布液与凝固液两者的物质交换。对导出凝固液的隔离膜进行干燥，得到的涂层具有光滑的表面和良好的孔结构。本申请利用施加和撤销作用于隔离膜的压力，促进涂布液和凝固液之间的相互扩散，以提高凝固速度，促进涂层中孔结构的形成。同时在挤压过程中，使涂层中的NMP与凝固液中的水发生置换，再通过干燥将水分除去，使有毒的NMP不会存在于干燥的涂层中，增加了操作的安全性。作为本申请隔离膜制作方法的一种改进，步骤二中可以多次对隔离膜表面施压，使涂布液和凝固液之间的扩散更加充分。多次施压的次数一般不超过5次。施压次数过少，对提高扩散程度的影响不明显；施压次数过多，容易损坏涂层，造成孔结构的崩塌。作为本申请隔离膜制作方法的一种改进，步骤二中多次对隔离膜表面施压时，相邻两次施加作用力的时间间隔优选0.2-3s。如果相邻两次施加作用力的时间间隔太短，受挤压的涂布液涂层还未来得及恢复就被再次施压，则会影响涂布液与凝固液之间的相互扩散，失去多次施压的意义，也容易损坏涂层；如果时间间隔过长，则会延长隔离膜在凝固液中的时间，达不到本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于，包括：步骤一、在隔离膜表面涂布一层涂布液；步骤二、将表面涂布有涂布液的隔离膜导入凝固液中，并对隔离膜表面施压；以及步骤三、将涂布液与凝固液发生物质交换的隔离膜导出凝固液。

【技术特征摘要】
1.一种非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于，包括：步骤一、在隔离膜表面涂布一层涂布液；步骤二、将表面涂布有涂布液的隔离膜导入凝固液中，并对隔离膜表面施压；以及步骤三、将涂布液与凝固液发生物质交换的隔离膜导出凝固液。2.根据权利要求1所述的非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于，步骤二中多次对隔离膜表面施压，优选施压的次数≤5次。3.根据权利要求2所述的非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于，步骤二中多次对隔离膜表面施压时，相邻两次施加作用力的时间间隔为0.2～3s。4.根据权利要求1所述的非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于，隔离膜传送时的走带张力为40～90N/m。5.根据权利要求1所述的非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于，隔离膜传送时的走带速度为2～4m/min，优选隔离膜通过整个凝固液的时间为30～60s。6.根据权利要求1所述的非水系二次电池隔离膜制作方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志强，易建建，张新枝，陶兴华，张盛武，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35