一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法，所述隔膜包括锂离子电池基膜和涂布于所述基膜单侧或双侧的涂层，所述涂层由芳纶复合浆料经涂布、水蒸汽预加热、热风烘干后获得，所述芳纶复合浆料的组成及重量比为:芳纶聚合物：5～20%；溶剂：80～90%；胶黏剂：0～8%。本发明专利技术的芳纶符合涂覆隔膜具有良好的机械性能和耐高温性，同时，该隔膜具有开放孔结构，使其对电解液的润湿性有大幅提升，此外，其具有环境友好、成本低、工艺简单，便于连续化生产等特点。

Lithium ion battery separator coated with aramid fiber and preparation method thereof

Lithium ion battery separator and a preparation method thereof. The invention relates to a composite coating, the coating membrane includes a lithium ion battery is coated on the basement membrane and the basement membrane of unilateral or bilateral, the coating obtained by Aramid Composite slurry after coating, steam pre heating, hot air drying, the composition and weight of the aromatic aramid composite slurry ratio: aramid polymer: 5 ~ 20%; solvent: 80 ~ 90%; adhesive: 0 ~ 8%. The invention of the aramid fiber coated with membrane has good mechanical properties and high temperature resistance, at the same time, the diaphragm has open pore structure, the wettability of electrolyte has increased dramatically, in addition, it is environmentally friendly, low cost, simple process, convenient for continuous production etc..

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种锂离子电池隔膜及其制备方法方法，具体涉及一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆效应和循环寿命长等特点而被广泛用作各种移动设备的电源。锂离子电池通常包括正极、负极、隔膜和电解质。隔膜作为正负极之间的阻隔物对锂离子电池的性能起到至关重要的作用，因此通过改进隔膜的性能来提高锂离子电池的安全性、使用性、工艺性的研究受到越来越多的关注。目前，锂离子电池使用的隔膜一般为聚烯烃多孔膜，其熔点低于170℃。当电池温度因内部或外部因素而升高时，隔膜会收缩或熔融进而发生破孔，造成电池正负极接触导致电池短路，引起电池燃烧爆炸等意外事故的发生。制备芳纶涂覆的锂离子电池隔膜时，多直接使用DMAC、DMF、NMP、DMSO等有机溶剂配合助溶剂溶解芳纶纤维制备芳纶溶解液，然后添加成孔剂得芳纶浆料，使涂覆膜浸凝固液固化，最后经水洗、烘干制得芳纶涂覆锂离子电池隔膜。该方法仍存在以下问题：第一、芳纶纤维需加热溶解，该过程会导致部分芳纶纤维分解，造成耐热性及机械性能变差；第二、该方法受浆料的热力学状态和浆料与凝固液之间的传质动力学共同支配，影响因素复杂，孔结构控制困难；第三、涂层由致密皮层和疏松多孔的亚层组成，致密皮层的生成会阻碍锂离子的迁移，影响电解液与隔膜的润湿性能；第四、凝固液组成变化多样，多数为高浓度有机溶液，造成成本压力的同时，引起回收及环境污染等问题。为此，申请号为201510457866.X的中国专利技术专利公开了一种芳纶聚合体涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法，其在一定程度上克服了现有技术中在制备芳纶涂覆的锂离子电池隔膜时所存在的问题。但是，其仍然存在如下显著问题：1、其仍然需要用到低熔点的乳化剂，从而使得涂层的耐高温性能受到限制；2、其需要使用多种溶剂，且有机溶剂在制备过程中无法获得收集和回收，导致容易引起环境污染；3、其必须使用胶黏剂，进一步加剧了环境污染。鉴于现有技术的上述缺陷，迫切需要研制一种新型的锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术中所存在的上述问题，提供一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法，其耐高温性能更好、且无环境污染问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜，包括锂离子电池基膜和涂布于所述基膜单侧或双侧的涂层，所述涂层由芳纶复合浆料经涂布、水蒸汽预加热、热风烘干后获得，其特征在于，所述芳纶复合浆料的组成及重量比为:芳纶聚合物：5～20%；溶剂：80～90%；胶黏剂：0～8%。进一步地，其中，所述溶剂为NMP、DMSO、DMF或DMAC中的一种或多种。更进一步地，其中，所述胶黏剂为：PVDF或GMA。再进一步地，其中，所述锂离子电池基膜为厚度为5-40μm、孔隙率为30-60%的聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合基膜、聚酰亚胺基膜、聚偏氟乙烯基膜、聚乙烯无纺布基膜、聚丙烯无纺布基膜和聚酰亚胺无纺布基膜中的一种。此外，本专利技术还提供一种上述芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将所述重量比的芳纶聚合物和胶黏剂加入所述溶剂中，搅拌至完全溶解，制得芳纶复合浆料;（2）、将所述芳纶复合浆料涂布在经电晕处理的锂离子电池基膜表面，制得涂覆膜；（3）、将涂覆膜通过40-90℃的负压低温水蒸汽进行5-800s的预加热，在此过程中使所述芳纶复合浆料与胶黏剂发生相转移，水蒸汽与溶剂在此过程蒸发为气体，并进行集中回收；（4）、预加热后进行热风烘干。进一步地，其中，所述步骤（4）中的热风烘干为用40-90℃的热风烘干5-800s。更进一步地，其中，所述步骤（2）中的涂布为凹版涂布、窄缝式涂布、浸涂式涂布或喷涂式涂布中的一种。与锂离子电池隔膜及其制备方法相比，本专利技术的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法具有如下有益技术效果：1、其不需要用到低熔点的乳化剂，从而使得涂层具有更好的耐高温性能。2、其只需要用到一种有机溶剂，且在制备过程中有机溶剂会被蒸发和集中回收，不会对环境造成污染。3、其可以少用甚至不用胶黏剂，更有助于保护环境。4、其通过负压低温水蒸汽（温度40～90度）直接与涂覆后的隔膜接触，接触过程中水蒸汽与涂覆浆料层中的有机溶剂互溶，有机溶剂与水蒸汽的混合体被加热蒸发带走，同时芳纶与胶黏剂在涂层中发生相转移，从而使隔膜具有开放孔结构，使其对电解液的润湿性有大幅提升。附图说明图1是本专利技术的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜的制备方法的流程图。图2是本专利技术的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜的表面形貌图，示出了其中的开放孔结构。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，实施例的内容不作为对本专利技术的保护范围的限制。本专利技术涉及一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜。与申请号为201510457866.X的中国专利技术专利相似，本专利技术的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜也包括锂离子电池基膜和涂布于所述基膜单侧或双侧的涂层。并且，优选地，所述锂离子电池基膜为厚度为5-40μm、孔隙率为30-60%的聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合基膜、聚酰亚胺基膜、聚偏氟乙烯基膜、聚乙烯无纺布基膜、聚丙烯无纺布基膜和聚酰亚胺无纺布基膜中的一种。与申请号为201510457866.X的中国专利技术专利中所述涂层由芳纶浆料经涂布、预凝固、浸水、烘干后获得不同，在本专利技术中，所述涂层由芳纶复合浆料经涂布、水蒸汽预加热、热风烘干后获得。也就是，在本专利技术中，不需要进行预凝固和浸水，而是采用水蒸汽预加热处理以获得开放孔结构。也就是，在本专利技术中，通过负压低温水蒸汽（温度40～90度）直接与涂覆后的隔膜接触，接触过程中水蒸汽与涂覆浆料层中的有机溶剂互溶，有机溶剂与水蒸汽的混合体被加热蒸发带走，同时芳纶与胶黏剂在涂层中发生相转移，从而使隔膜具有开放孔结构，使其对电解液的润湿性有大幅提升；而且，在此过程中，可以使得有机溶剂和水蒸汽一起蒸发，从而便于有机溶剂的集中回收，防止环境污染。同时，在本专利技术中，所述芳纶复合浆料的组成及重量比为:芳纶聚合物：5～20%；溶剂：80～90%；胶黏剂：0～8%。也就是，与申请号为201510457866.X的中国专利技术专利不同，在本专利技术中，不需要使用乳化剂，并且只需要使用一种溶剂。由于不需要用到低熔点的乳化剂，从而使得本专利技术中的涂层具有更好的耐高温性能。同时，胶黏剂为0～8%，意味着可以不使用或使用少量胶黏剂，更有助于环境保护。在本专利技术中，优选地，所述溶剂为NMP、DMSO、DMF或DMAC中的一种或多种。更优选地，所述胶黏剂为：PVDF（聚偏氟乙烯）或GMA（甲基丙烯酸缩水甘油酯）。此外，本专利技术还提供一种上述芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜的制备方法。如图1所示，本专利技术的制备方法包括以下步骤：首先，将所述重量比的芳纶聚合物和胶黏剂（当然，根据需要，也可以不加入胶黏剂）加入所述溶剂中，搅拌至完全溶解，制得芳纶复合浆料。也就是，在本专利技术中，直接使用芳纶聚合物代替芳纶纤维溶解液配制芳纶浆料，只需要在常温下搅拌即可。在节约能源、减少溶剂挥发量的基础上，避免了加热导致的芳纶纤维的分解问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜，包括锂离子电池基膜和涂布于所述基膜单侧或双侧的涂层，所述涂层由芳纶复合浆料经涂布、水蒸汽预加热、热风烘干后获得，其特征在于，所述芳纶复合浆料的组成及重量比为 :芳纶聚合物：5～20%；溶剂：80～90%；胶黏剂：0～8%。

【技术特征摘要】
1.一种芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜，包括锂离子电池基膜和涂布于所述基膜单侧或双侧的涂层，所述涂层由芳纶复合浆料经涂布、水蒸汽预加热、热风烘干后获得，其特征在于，所述芳纶复合浆料的组成及重量比为:芳纶聚合物：5～20%；溶剂：80～90%；胶黏剂：0～8%。2.根据权利要求1所述的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述溶剂为NMP、DMSO、DMF或DMAC中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述胶黏剂为：PVDF或GMA。4.根据权利要求3所述的芳纶复合涂覆的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池基膜为厚度为5-40μm、孔隙率为30-60%的聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合基膜、聚酰亚胺基膜、聚偏氟乙烯基膜、聚乙烯无纺布基膜、聚丙烯无纺布基膜和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桥，
申请(专利权)人：刘桥，
类型：发明
国别省市：广东,44