聚合物浆料、复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池隔膜制备技术领域，公开了一种聚合物浆料、复合隔膜及其制备方法。所述聚合浆料包括所述浆料包括10‑30重量份的聚合物、0.05‑1.0重量份的增稠剂、5.1‑26.5重量份的润湿剂、1.0‑5.0重量份的粘结剂、0.1‑1.0重量份的分散剂和80‑120重量份的水。本发明专利技术提供的复合隔膜包括基膜，分别涂覆在基膜两侧的陶瓷涂层和聚合物点状涂层，其中聚合物点状涂层由上述聚合物浆料通过高压射流涂覆得到。所述复合隔膜热稳定性好、粘结力强、透气性佳，将其应用于锂离子电池时，有利于提高电池的性能。

Polymer slurry, composite diaphragm and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
聚合物浆料、复合隔膜及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池隔膜制备
，更具体而言，涉及一种适用于高压射流涂覆的聚合物浆料、由该浆料制备的复合隔膜以及包含该复合隔膜的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性以及安全、可靠且能快速充放电等优点，成为近年来新型电源技术的研究热点。锂离子电池的构成包括正极、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，其性能直接影响到电池的容量和循环，特别是影响到电池安全性能的重要因素，在隔膜表面进行涂覆陶瓷或聚合物（例如聚偏氟乙烯（PVDF））是提高隔膜安全性的有效方法。但是，目前聚烯烃涂覆陶瓷或PVDF得到的复合隔膜存在以下问题：常规的聚乙烯或聚丙烯涂覆陶瓷隔膜，耐高温性能优异，但制成软包电池电芯之后，由于聚乙烯或陶瓷隔膜与极片之间粘接性较差，导致软包电池电芯内部结构非常疏松，极片易变形，出现褶皱，从而产生一个界面差异，导致电池的循环跳水。聚乙烯或聚丙烯涂覆PVDF隔膜，制成的电芯，硬度非常高，多次循环之后极片的平整度依然能够保持。因为涂覆PVDF隔膜粘结性比较好，电芯热压后把正负极和隔膜紧紧粘在一起，会产生很强的抑制力防止极片变形。由于全覆盖式涂覆PVDF存在透气性不佳的缺陷，目前涂覆PVDF隔膜有两种改善的做法：第一种是表面凹版涂胶，利用了PVDF颗粒在水里分散比较差的特点，把它制备成像一个球、一个球的PVDF团聚体，不让它形成连续的满覆盖，第二种是点状喷涂，把PVDF做成一个较大的岛，把正负极片和隔膜通过粘结和机械铆接的方式粘在一块，例如CN106784535A。但上述两种制备方法都存在涂覆工艺不好控制、隔膜均匀性不佳，且成本比较高的缺点。另一方面，单独的陶瓷涂覆隔膜与单独的PVDF涂覆隔膜无法兼具耐高温性能与粘性的优点，从传统的方式是先涂覆陶瓷涂层，干燥后，再在陶瓷涂层的基础上涂覆PVDF涂层，需要经过多次涂覆和干燥，工艺复杂，成本较高，例如CN109461867A，且该申请中为PVDF全覆盖式涂覆，透气性差。
技术实现思路
本专利技术旨在解决下述问题中的之一：（1）单独的陶瓷涂覆隔膜与单独的PVDF涂覆隔膜无法兼具耐高温性能与粘结性的优点；（2）现有的多层涂覆（聚烯烃涂覆陶瓷和PVDF）隔膜，需要经过多次涂覆和干燥，工艺复杂，成本较高；（3）现有的多层涂覆（聚烯烃涂覆陶瓷和PVDF）隔膜，PVDF全覆盖式涂覆，透气性差；（4）现有的非全覆盖式涂覆或点状涂覆或点阵涂覆，涂覆工艺不好控制、点状涂层均匀性不佳，且成本比较高。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种聚合物浆料，所述浆料包括10-30重量份的聚合物、0.05-1.0重量份的增稠剂、5.1-26.5重量份的润湿剂、1.0-5.0重量份的粘结剂、0.1-1.0重量份的分散剂和80-120重量份的水；其中，所述润湿剂包含润湿剂A和润湿剂B；所述润湿剂A为0.1-1.5重量份，选自BYKLP-X20990、烷基硫酸盐、吐温80中的至少一种；所述润湿剂B为5.0-25.0重量份，选自乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯中的至少一种。优选地，所述聚合物为聚偏氟乙烯（PVDF）材料。优选地，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、黄原胶、海藻酸钠中的至少一种。优选地，所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙酯、羟甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。优选地，所述分散剂为BYKLP-C22136、十八烷基三甲基氯化铵、PEG(聚乙二醇)中的至少一种。另一方面，本专利技术提供一种复合隔膜，所述复合隔膜包括基膜，分别涂覆在基膜两侧的陶瓷涂层和聚合物点状涂层，所述聚合物点状涂层由上述的聚合物浆料干燥形成。优先地，所述复合隔膜中的聚合物点状涂层由上述的聚合物浆料经高压射流涂覆后干燥形成。优先地，所述陶瓷涂层的厚度为1-4μm。优先地，所述聚合物点状涂层的厚度为1-4μm。优先地，所述聚合物点状涂层中点的直径为0.3-0.6mm，两点之间纵横方向上、外边缘的距离为0.2-1.0mm，所述聚合物点状涂层面积占基膜表面面积的10-40%。所述陶瓷浆料包括10-30重量份的陶瓷颗粒、0.1-0.5重量份的润湿剂、0.2-0.8重量份的粘结剂、0.2-0.8重量份的增稠剂、0.1-0.5重量份的分散剂和80-120重量份的水。另一方面，本专利技术还提供上述复合隔膜的制备方法，包括：S1：提供陶瓷浆料；S2：提供聚合物浆料；所述聚合物浆料包括10-30重量份的聚合物、0.05-1.0重量份的增稠剂、5.1-26.5重量份的润湿剂、1.0-5.0重量份的粘结剂、0.1-1.0重量份的分散剂和80-120重量份的水；其中，所述润湿剂包含润湿剂A和润湿剂B；所述润湿剂A为0.1-1.5重量份，选自BYKLP-X20990、烷基硫酸盐、吐温80中的至少一种；所述润湿剂B为5.0-25.0重量份，选自乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯中的至少一种；S3：将陶瓷浆料加入陶瓷涂布料槽，将聚合物浆料加入高压射流涂覆装置的储料罐中；S4：将基膜依次经陶瓷浆料涂布、聚合物浆料高压射流涂覆后，进入烘箱干燥，得到单面涂覆陶瓷涂层和聚合物点状涂层的复合隔膜；S5：将基膜的另一侧重复步骤S4的操作，得到双面涂覆陶瓷涂层和聚合物点状涂层的复合隔膜。具体地，所述高压射流涂覆装置包括高压电源、恒流泵和喷头。优选地，高压射流涂覆时，所述高压电源的电压为6-18KV，所述恒流泵的流速为1-10mL/min。优选地，高压射流涂覆时，所述喷头距离基膜的高度为5-20mm。本专利技术另一方面还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包含上述的复合隔膜。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供了一种包含特定比例的增稠剂和润湿剂的聚合物浆料，并通过进一步控制润湿剂的种类和用量选择，使得该浆料适合点状涂覆，不易堵塞喷涂设备，喷射涂覆过程中易成点阵、且点的大小均一。(2)本专利技术提供的复合隔膜，在基膜的两侧分别同时附图陶瓷涂层和聚合物点状涂层，同时提高了隔膜的耐高温性能和粘结性能，且聚合物点状涂层又能够保持隔膜具有较佳的透气性。(3)本专利技术提供的复合隔膜的制备方法中，聚合物点状涂层采用高压射流涂覆技术，该射流涂覆过程中，参数易控制，通过调整相应的操作参数，可以得到不同特征的点状图案的涂层，点的大小均一且分布均匀，为本领域提供了一种形成点状涂层的新方法；另一方面，该射流涂覆装置结构简单，造价低，能够一定程度的节省成本。(4)本专利技术提供的复合隔膜的制备方法中，陶瓷涂层和聚合物点状涂覆同时进行，与传统工艺相比，省去了陶瓷涂覆后的干燥程序，简化了制备工艺，节省了成本。(5)本专利技术制备的复合隔膜热稳定性好、粘结力强、透气性佳，并且用于锂离子电池时，PVDF在电解液中能够溶胀，对电解液有良好的吸液性和保液性，可以增加电池循环寿命，提高电芯一致性和电池安全性。附图说明图1示出了本专利技术一个实施方案中制备的聚合物涂层为点状分布的复合隔膜的结构俯视示意图（1为基膜，2为陶瓷涂层，3为聚合物点状涂层）；图2示出了本专利技术一个实施方案中制备的聚合物涂层为点状分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物浆料，其特征在于，所述浆料包括10‑30重量份的聚合物、0.05‑1.0重量份的增稠剂、5.1‑26.5重量份的润湿剂、1.0‑5.0重量份的粘结剂、0.1‑1.0重量份的分散剂和80‑120重量份的水；其中，所述润湿剂包含润湿剂A和润湿剂B；所述润湿剂A为0.1‑1.5重量份，选自 BYK LP‑X 20990、烷基硫酸盐、吐温80中的至少一种；所述润湿剂B为5.0‑25.0重量份，选自乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物浆料，其特征在于，所述浆料包括10-30重量份的聚合物、0.05-1.0重量份的增稠剂、5.1-26.5重量份的润湿剂、1.0-5.0重量份的粘结剂、0.1-1.0重量份的分散剂和80-120重量份的水；其中，所述润湿剂包含润湿剂A和润湿剂B；所述润湿剂A为0.1-1.5重量份，选自BYKLP-X20990、烷基硫酸盐、吐温80中的至少一种；所述润湿剂B为5.0-25.0重量份，选自乙醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯中的至少一种。2.根据权利要求1所述的聚合物浆料，其特征在于，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、黄原胶、海藻酸钠中的至少一种。3.一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括基膜，分别涂覆在所述基膜两侧的陶瓷涂层和聚合物点状涂层，所述聚合物点状涂层由权利要求1至2任一项所述的聚合物浆料干燥形成。4.根据权利要求3所述的复合隔膜，其特征在于，所述陶瓷涂层的厚度为1-4μm，所述聚合物点状涂层的厚度为1-4μm。5.根据权利要求3所述的复合隔膜，其特征在于，所述聚合物点状涂层中点的直径为0.3-0.6mm，两点之间纵横方向上、外边缘的距离为0.2-1.0mm，所述聚合物点状涂层面积占所述基膜表面面积的10-40%。6.一种复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括：S1：提供陶瓷浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义涛，邹智杰，何鑫，云晧，张凌飞，程宗盛，肖文武，吴慧娟，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44