本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池隔膜的水性有机无机杂化涂布材料，对聚烯烃多孔膜一侧或两侧进行涂层，其单侧涂层厚度为1-4μm。该涂层材料组分及其质量百分含量为：无机组分水性分散液35-80%、有机组分水性分散液4-18%、添加剂0.2-3%、去离子水2-60%。本发明专利技术还公开了这种水性涂布材料的制备方法。本发明专利技术采用水性体系，绿色环保。经过有机无机复合水性涂布材料修饰后，可提高锂离子电池隔膜的机械性能、热稳定性、润湿性和离子导电性，从而提高锂离子电池的安全性及使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于锂离子电池隔膜的水性涂布材料，属于锂离子电池
技术介绍
锂离子电池具有高能量密度、无记忆效应、循环寿命长的特性，同时拥有安全、对环境友好、可靠且能快速充放电等优点，因而成为近年来储能技术研宄的热点与重点。随着锂离子电池的大规模的应用，其安全问题也日益凸显。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解质溶液组成，性能优异的隔膜能提高电池的综合性能，隔膜对锂离子电池安全性和成本也有直接影响，是锂离子电池的关键部分。隔膜材料应该具有足够的力学性能(拉伸性能和刺穿性能)、化学稳定性、高的熔融温度、均一 ^性、对电解液的润湿性。由于聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对低廉的价格等特点，如今主要采用聚烯烃微孔膜作为商品化锂离子电池隔膜材料。但聚烯烃材料存在热稳定性差、电解液润湿性差等缺陷，为进一步提高锂电池的安全性及使用寿命，在隔膜方面应该进一步提高聚烯烃膜的热稳定性和力学强度(拉伸强度和穿刺强度)、化学和电化学稳定性。本专利技术采用水性涂布材料，固化后可以在聚烯烃薄膜的单面或双面形成有机无机均匀杂化的多孔薄膜。无机颗粒的热稳定性，使得整个复合薄膜的热收缩被抑制，同时有机无机杂化涂层还赋予聚烯烃微孔膜更高的力学强度，这也会避免电池中的锂枝晶刺破隔膜而造成短路，从而提高了电池的安全性能。本专利技术与现有的技术相比，具有如下突出的实质性特点和显著进步:本专利技术制备的用于锂离子电池中的水性涂层隔膜材料，通过有机无机组分在纳米尺度上的复合实现涂层性质的多功能化，提高隔膜的热稳定性、力学性能、润湿性和离子导电性；有机无机复合涂层可以在聚烯烃表面快速固化且不掉落，涂层与聚烯烃层粘合牢固，有利于隔膜的规模化涂布；本专利技术的制备方法采用去离子水作为溶剂，取代传统的有机溶剂，具有安全、绿色、环保的特点；本专利技术对提高锂离子电池的安全性及使用寿命，推动我国绿色动力能源的发展，具有重要的意义。
技术实现思路
为了实现隔膜的热稳定性、增强锂离子电池的安全性能和耐化学腐蚀性等性能的提高，并克服聚烯烃隔膜在加热处理过程中收缩的缺点，本专利技术的目的在于提供一种涂层厚度均一性好、能避免隔膜热变形、能改善隔膜对电解质溶液润湿性的水性涂层锂离子电池隔膜材料。本专利技术是通过以下技术措施实现的，一种用于锂离子电池隔膜的水性有机无机杂化涂布材料，对聚烯烃多孔膜一侧或两侧进行涂层，其特征在于，该涂层材料的各组分及其重量百分含量为: 无机组分水性分散液35-80% 有机组分水性分散液4-18%添加剂0.2-3%去离子水2-60% 所述聚烯烃多孔膜为聚乙烯多孔薄膜、聚丙烯多孔薄膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合多孔薄膜，膜厚度为8-30 μ m ； 所述的无机组分水性分散液的无机粒子为二氧化硅粒子、二氧化锆粒子、三氧化二铝粒子、二氧化钛粒子、硅钛分子筛、硅铝分子筛中的至少一种； 所述的有机组分水性分散液为水性聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI和羧甲基纤维素CMC中的至少一种； 所述的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123、聚氨酯PU、聚乙烯亚胺PE1、聚乙烯醇PVA、聚烯丙基胺PAH、聚丙烯酸PAA中的至少一种； 所述的无机组分水性分散液固含量的质量百分比为20-60% ； 所述的无机组分水性分散液中的无机粒子的粒径为5-150nm ; 所述的有机组分水性分散液固含量的质量百分比为40-80% ； 所述的有机组分水性分散液中的有机粒子的粒径为100-500nm ； 一种用于锂离子电池隔膜的水性有机无机杂化涂布材料，制备过程如下:将配方量的水性无机组分、水性有机组分、添加剂和去离子水混合，搅拌均匀，得到有机无机复合水性涂层材料； 制备方法中的涂布为浸涂法、辊涂法、喷涂法或流延涂布，水性涂层材料涂布于聚烯烃薄膜的一侧或两侧，干燥后即得涂层改性的锂离子电池隔膜，其单侧涂层膜厚为1-4 μ m，干燥温度为40-60°C，干燥的时间为1-1Omin ； 所述水性有机无机杂化涂布材料可用作锂离子电池隔膜涂层材料。本专利技术与现有的技术相比，具有如下突出的实质性特点和显著进步: 1、采用本专利技术制备的用于锂离子电池中的水性涂层隔膜材料，通过有机无机组分在纳米尺度上的复合实现涂层性质的多功能化，提高隔膜的热稳定性、力学性能、润湿性和离子导电性。热稳定性方面，现有的聚烯烃多孔膜在130°c即开始发生收缩，涂覆后的隔膜至170°C都不发生收缩；力学性能方面，涂覆后的隔膜穿刺强度提升10%-20% ;润湿性方面，现有的聚烯烃多孔膜的接触角为121.47°，涂覆后的隔膜可做到表面的完全铺展润湿；离子导电性方面，涂覆后的隔膜的离子电导率提升40%-70% ; 2、所制备的有机无机复合涂层可以在聚烯烃表面快速固化且不掉落，涂层与聚烯烃层粘合牢固，有利于隔膜的规模化涂布； 3、本专利技术的制备方法采用去离子水作为溶剂，取代传统的有机溶剂，具有安全、绿色、环保的特点； 4、本专利技术对提高锂离子电池的安全性及使用寿命，推动我国绿色动力能源的发展，具有重要的意义。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一步的说明。其中所涉及的无机组分水性分散液如二氧化锆ZrO2、二氧化硅S12、三氧化二铝Al2O3、二氧化钛T12溶胶均采用商品化产品。如美国阿什兰Nyacol纳米技术公司的ZrO2分散液；上海恒生化工有限公司的S12分散液；大连斯诺化学新材料科学技术有限公司的Al2O3分散液；武汉宏信康精细化工有限公司的T1 2分散液。其中所涉及的有机组分水性分散液如水性聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺P1、羧甲基纤维素CMC的分散液均采用商品化产品。如法国阿科玛公司的PVDF分散液；东莞锦湖塑胶原料有限公司的PI分散液；上海乾润化工有限公司的CMC分散液。其中所涉及的添加剂如聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123、聚氨酯PU、聚乙烯亚胺PE1、聚乙烯醇PVA、聚烯丙基胺PAH、聚丙烯酸PAA均采用商品化产品。如德国巴斯夫集团的Pluronic P123 ;香港翁开尔公司的PU ;山西三维集团的PVA ;PVP、PE1、PAH、PAA均可在国药集团化学试剂有限公司购得。其中所涉及的娃钛分子筛根据文献Zhang G, Sterte J, Schoeman B J.Preparat1n of colloidal suspens1ns of discrete TS-1 crystals.Chemistry ofmaterials, 1997，9(1): 210-217.制得。其中所涉及的娃销分子筛根据文献Reding G, Maurer T, Kraushaar-CzarnetzkiB.Comparing synthesis routes to nano-crystalIine zeolite ZSM-5[J当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于锂离子电池聚烯烃隔膜的有机无机杂化涂布材料，对聚烯烃多孔膜一侧或两侧进行涂层，其特征在于，该涂层材料的各组分及其重量百分含量为：无机组分水性分散液 35‑80%有机组分水性分散液 4‑18%添加剂 0.2‑3%去离子水 2‑60%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施利毅，袁帅，毛旭峰，王竹仪，赵尹，张美红，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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