水性PVDF或其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将去离子水和PVDF及其共聚物混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入分散剂和混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃‑50℃条件下搅拌均匀，经球磨0.5‑2h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料涂布于基膜的一侧或两侧，形成水性涂层，经在温度为40℃‑90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜。有益效果为：提高隔膜在电解液中的溶胀率，提高锂电池的电导率，降低锂电池内阻，提高锂电池的倍率放电性能及循环性能。

Method for preparing composite coating of waterborne PVDF and copolymer thereof

The invention provides a preparation method of water soluble PVDF and its copolymer composite coating membrane, which comprises the following steps: 1) PVDF and its copolymer and ceramic mixed slurry preparation: Deionized water and PVDF and its copolymers are mixed and compounded into a homogeneous solution, then adding dispersant and mixed ceramic powder mixture, at a temperature of 30 under the condition of 50 DEG C mixing by ball milling 0.5 2h after PVDF and its copolymer and ceramic slurry mixture; 2) coating: Step 1) prepared PVDF and its copolymer and ceramic mixed slurry coated on one or both sides of the membrane, forming an aqueous coating by at the temperature of 40 DEG 90 C three oven drying, water PVDF and its copolymer composite coating membrane. The utility model has the advantages that the swelling rate of the diaphragm in the electrolyte is improved, the conductivity of the lithium battery is improved, the internal resistance of the lithium battery is lowered, and the rate discharge performance and the cycle performance of the lithium battery are improved.

【技术实现步骤摘要】
水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法
本专利技术涉及锂电池隔膜制备
，特别涉及一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法。
技术介绍
随着市场3C产品的高容量、高功率、高效率充放电性能需求，对锂电池隔膜性能要求越来越高，在能够保障安全的前提下，需要隔膜的厚度越来越薄，但隔膜厚度越薄机械强度越小，发生断裂或刺穿的可能性越大，两者其实是自相矛盾的，需要在两者之间做一个权衡，得到理想的产品。现有技术中，电池隔膜一般是在隔膜基体的表面涂覆一层陶瓷层，然后在陶瓷层的表面涂覆一层水性PVDF胶层。申请号为CN201210000157.5的专利技术专利公开了一种隔膜，该隔膜是由涂覆在基膜表面的陶瓷材料层和涂覆在陶瓷层外表面的聚合物粘结层组成，提高了隔膜的耐热性能及机械强度，但是相对于原膜涂覆隔膜的透气损失较大，阻碍锂离子的传导，增大锂电池的内阻；涂覆工序复杂，导致产品生产效率下降，而且厚度及重量增加，不利于产品的轻量化。申请号为CN201510057002.9的一种复合改性隔膜及其制备方法，通过聚偏氟乙烯-六氟丙烯与陶瓷按一定比例混合后涂布在薄膜基材上，得到通透性好且透气度值较低的复合改性隔膜，但聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物为结晶型聚合物，特别是聚偏氟乙烯(PVDF)的结晶度在50％左右，而锂离子的传导主要在无定型区，结晶区限制了锂离子的传导。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在之缺失，提供一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，其能降低因涂层厚度带来的透气损失，降低PVDF及其聚合物的结晶度，提高隔膜在电解液中的溶胀率，提高了锂电池的电导率，降低锂电池内阻，从而提高锂离子电池的倍率放电性能及循环性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将去离子水和PVDF及其共聚物混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入分散剂和混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃-50℃条件下搅拌均匀，经球磨0.5-2h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；其中，去离子水的质量比为40-90％，PVDF及其共聚物与混合陶瓷粉料的质量之比为1-40:100，分散剂的质量比为0.1-2％，混合陶瓷粉料为氧化铝、氧化钛和氧化镁的混合物，混合陶瓷粉料中氧化铝、氧化钛和氧化镁的质量之比为3:1:1；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料按照一定涂布方式涂布于基膜的一侧或两侧，形成水性涂层，经在温度为40℃-90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜；其中，基膜为PP膜、PE膜或PP与PE多层复合膜，基膜厚度为3-16μm。作为一种优选方案，步骤1)中PVDF及其共聚物为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-三氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或几种。作为一种优选方案，所述PVDF及其共聚物的分子量为500000-1000000g/mol。作为一种优选方案，所述PVDF及其共聚物中VDF单体在PVDF及其共聚物中的比例不低于60％。作为一种优选方案，所述PVDF及其共聚物与混合陶瓷粉料的质量之比为10-30:100。作为一种优选方案，步骤1)中的混合陶瓷粉料的粒径为1-20μm。作为一种优选方案，步骤1)中分散剂为聚丙烯酸钠、磷酸三乙酯、聚丙烯酸铵、失水山梨醇单月桂酸酯或聚乙二醇中的一种。作为一种优选方案，步骤2)中PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料的涂布方式为网纹辊涂布、滚涂涂布、微凹版涂布、浸涂涂布或solt-die涂布中的一种。作为一种优选方案，步骤2)中水性涂层的厚度为0.5-6μm。作为一种优选方案，所述水性涂层的面密度为0.2-10g/m2。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和优势，具体而言，使用质量百分比为3:1：1的氧化铝、氧化钛、氧化镁的混合陶瓷粉料、去离子水、PVDF及其共聚物和分散剂制成PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料，然后涂覆于基膜的一侧或两侧，形成水性涂层，这样能降低因涂层厚度带来的透气损失，降低PVDF及其聚合物的结晶度，提高隔膜在电解液中的溶胀率，提高了锂电池的电导率，降低锂电池内阻，从而提高锂离子电池的倍率放电性能及循环性能；水性涂层中的PVDF及其共聚物能提高混合陶瓷粉料与基膜之间的粘结性；PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料不含有水性增稠剂，这样降低了隔膜水分含量，提高锂电池的安全性。为更清楚地阐述本专利技术的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合具体实施例来对本专利技术作进一步详细说明：具体实施方式实施例1一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将877.8g去离子水和200g聚偏氟乙烯混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入32.2g聚丙烯酸钠和500g混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃-50℃条件下搅拌均匀，经球磨0.5h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料采用网纹辊涂布方式涂布于厚度为16μm的PP膜的一侧，形成水性涂层，经在温度为40℃-90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜；其中，聚偏氟乙烯的分子量为500000g/mol，水性涂层的厚度为0.5μm。实施例2一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将1449g去离子水和59.39g偏氟乙烯-三氟乙烯混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入1.61g磷酸三乙酯和100g混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃-50℃条件下搅拌均匀，经球磨0.5h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料采用滚涂涂布方式涂布于厚度为15μm的PP膜的一侧，形成水性涂层，经在温度为40℃-90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜；其中，偏氟乙烯-三氟乙烯的分子量为600000g/mol，水性涂层的厚度为4μm。实施例3一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将1095g去离子水和5g偏氟乙烯-四氟乙烯混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入10g聚丙烯酸铵和500g混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃-50℃条件下搅拌均匀，经球磨1h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料采用微凹版涂布方式涂布于厚度为15μm的PP膜的一侧，形成水性涂层，经在温度为40℃-90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜；其中，偏氟乙烯-三氟乙烯的分子量为800000g/mol，水性涂层的厚度为4μm。实施例4一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将644g去离子水和156g偏氟乙烯-六氟乙烯混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入10g失水山梨醇单月桂酸酯和800g混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃-50℃条件下搅拌均匀，经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将去离子水和PVDF及其共聚物混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入分散剂和混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃‑50℃条件下搅拌均匀，经球磨0.5‑2h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；其中，去离子水的质量比为40‑90％，PVDF及其共聚物与混合陶瓷粉料的质量之比为1‑40:100，分散剂的质量比为0.1‑2％，混合陶瓷粉料为氧化铝、氧化钛和氧化镁的混合物，混合陶瓷粉料中氧化铝、氧化钛和氧化镁的质量之比为3:1:1；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料按照一定涂布方式涂布于基膜的一侧或两侧，形成水性涂层，经在温度为40℃‑90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜；其中，基膜为PP膜、PE膜或PP与PE多层复合膜，基膜厚度为3‑16μm。

【技术特征摘要】
2016.08.29 CN 20162097840041.一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料制备：将去离子水和PVDF及其共聚物混合搅拌，配制成均匀溶液，然后加入分散剂和混合陶瓷粉料混合，在温度为30℃-50℃条件下搅拌均匀，经球磨0.5-2h后，得到PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料；其中，去离子水的质量比为40-90％，PVDF及其共聚物与混合陶瓷粉料的质量之比为1-40:100，分散剂的质量比为0.1-2％，混合陶瓷粉料为氧化铝、氧化钛和氧化镁的混合物，混合陶瓷粉料中氧化铝、氧化钛和氧化镁的质量之比为3:1:1；2)涂布：将由步骤1)制得的PVDF及其共聚物和陶瓷混合浆料按照一定涂布方式涂布于基膜的一侧或两侧，形成水性涂层，经在温度为40℃-90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜；其中，基膜为PP膜、PE膜或PP与PE多层复合膜，基膜厚度为3-16μm。2.根据权利要求1所述的水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中PVDF及其共聚物为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-三氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟乙烯或偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的水性PVDF及其共...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩田，王晓明，韦程，李景树，
申请(专利权)人：东莞市卓高电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44