一种超薄涂层隔膜的制备方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种超薄涂层隔膜的制备方法和装置。本申请的超薄涂层隔膜制备方法，包括采用固含量为60‑80％的纳米陶瓷涂覆浆料，以微凹辊涂布的方式，将纳米陶瓷涂覆浆料涂覆于基膜表面，形成单面单层厚度小于2μm的陶瓷涂层。本申请的超薄涂层隔膜制备方法，采用固含量为60‑80％的高固含量纳米陶瓷涂覆浆料，可以在基膜表面形成厚度小于2μm的陶瓷涂层，突破了陶瓷涂层在2μm厚度处出现的技术瓶颈，从而可以制备出更轻薄化的超薄隔膜，能够更好的满足3C电池的使用需求。

Preparation method and device of ultrathin coating diaphragm

【技术实现步骤摘要】
一种超薄涂层隔膜的制备方法和装置
本申请涉及电池隔膜领域，特别是涉及一种超薄涂层隔膜的制备方法和装置。
技术介绍
在锂电池隔膜领域，分为干法和湿法两大基膜制备技术，湿法使用PE为主材，干法使用PP。其中湿法所用的PE材料由于其耐热性能较差，因此常配合陶瓷涂层，用于改善其热性能，同时也为了提升其吸液率。因为湿法膜这种特性，近年来陶瓷涂层几乎已经成为了湿法膜的必选涂层，甚至连部分干法膜也开始使用此类涂层。在电池发展过程中，根据用途不同，发展出多种不同类型的电池，3C电池主要应用于手机数码类产品，是电池的一大主要组成部分。3C电池由于其用途的特性决定了，其需要小体积高能量密度；因此，隔膜的轻薄化成为一大热门研究方向。从最初的20μm三层干法到12μm湿法膜，3C电池使用的隔膜已经从最初的干法全部转移至湿法膜上，而湿法膜在使用中也逐渐更新其技术，从12μm到9μm、7μm，一直到现在所用的5μm，其趋势是越做越薄。在这种背景下基膜的轻薄化已不再满足要求，5μm的基膜厚度已经开始接近极限，因此，涂层的轻薄化开始逐渐提上日程。现今主要的陶瓷涂层厚度为2-4μm，3μm厚的陶瓷涂层占绝大部分；这其中，5μm基膜单面涂覆2μm厚的陶瓷涂层，是应对超薄隔膜的主要方案。陶瓷涂层厚度为2μm，仅比3μm陶瓷涂层隔膜薄1μm；但是，性能提升较为明显。现有的生产工艺，陶瓷涂层在2μm厚度处出现技术瓶颈，难以更进一步。因此，现有的5+2的7μm厚的超薄涂层隔膜已经是现有生产工艺最薄的涂层隔膜，难以进一步的轻薄化。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种改进的超薄涂层隔膜的制备方法，以及所使用的装置。为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种超薄涂层隔膜的制备方法，包括采用固含量为60-80％的纳米陶瓷涂覆浆料，以微凹辊涂布的方式，将纳米陶瓷涂覆浆料涂覆于基膜表面，形成单面单层厚度小于2μm的陶瓷涂层。其中，单面单层厚度小于于2μm是指，本申请可以在基膜的表面制备小于2μm的陶瓷涂层，该厚度是基膜其中一个表面的单层的涂层厚度。需要说明的是，本申请的制备方法，创造性的采用高固含量的陶瓷浆料，并采用微凹辊涂布，制备获得了小于2μm的陶瓷涂层，本申请的一种实现方式中，可以制备约1μm的陶瓷涂层，突破了陶瓷涂层在2μm厚度处出现的技术瓶颈，为制备更轻薄化的超薄隔膜提供了一种实现方案。可以理解，本申请的制备方法可以制备厚度小于2μm的陶瓷涂层，以满足更轻薄化的使用需求；但是，根据不同的使用需求，本申请的制备方法同样可以制备出不同厚度的陶瓷涂层或更厚的陶瓷涂层，在此不作具体限定。还需要说明的是，本申请的制备方法不仅可以制备获得超薄涂层隔膜，而且，在小于2μm的陶瓷涂层中，例如用1μm的涂层厚度做出2-3μm涂层厚度同等的面密度；低固含量的浆料含有大量的水分或溶剂，干燥后会存在大量的空隙，不利于制作更致密的涂层；因此，本申请创造性的采用高固含量的纳米陶瓷涂覆浆料制备厚度小于2μm、且面密度更大的陶瓷涂层。优选的，微凹辊涂布采用的微凹辊的线数为180-220，凹槽深度为60-70μm。需要说明的是，微凹辊的线数是微凹辊表面的线纹数量的一个指标，线纹数量和线纹之间的凹槽深度直接控制着涂布量，线数的制定在于指导微凹辊的选择，本申请为了实现高固含量纳米陶瓷涂覆浆料涂布形成厚度小于2μm的陶瓷涂层，优选采用线数为180-220，凹槽深度为60-70μm的微凹辊；至于微凹辊的其他参数可以根据生产需求调节，在此不作具体限定。优选的，微凹辊涂布的条件为烘箱温度为45-55摄氏度，涂布速度为40-55m/min，涂布比为0.9，刮刀与微凹辊的角度为80-100°。需要说明的是，本申请限定的微凹辊的涂布条件仅仅是本申请的一种实现方式中，以供参考的涂布条件；可以理解，根据机器型号与磨损情况不同，可以在本申请限定的涂布条件基础上进行现场调节；即使是同厂家同型号同批次的机器，因其所使用的微凹辊的磨损程度不一，涂布条件都会有不小的差距；具体可以根据生产情况进行现场调节，在此不作具体限定。另外，供料速度也根据所使用的供料泵调节，在此不作具体限定。优选的，纳米陶瓷涂覆浆料包括陶瓷颗粒、增塑剂、粘结剂、第一活性剂、第二活性剂和水。需要说明的是，本申请的一种实现方式中，优选采用高固含量的水性陶瓷浆料制备超薄涂层；至于水系陶瓷浆料中的其它组分可以参考现有的水性陶瓷涂覆浆料，本申请只是增加陶瓷颗粒的用量，采用高固含量的水性陶瓷涂覆浆料，例如，增塑剂、粘结剂、活性剂等都可以参考现有技术。优选的，陶瓷颗粒的中值粒径为50-100nm。需要说明的是，原理上，陶瓷颗粒的粒径越小，粒子间的空隙也被更多的粒子填充，粒子也就越容易紧密的堆积，这使得同样的涂层厚度下，陶瓷颗粒越小的涂层可以容纳更多的无机粒子，从而得到更大的面密度；但是，陶瓷颗粒的粒径越小，对于纳米陶瓷涂覆浆料的制备要求越高，例如陶瓷颗粒不易分散、容易团聚等；因此，本申请优选的陶瓷颗粒的中值粒径为50-100nm。优选的，陶瓷颗粒为氧化铝、二氧化硅和氧化锆中的至少一种。优选的，粘结剂为聚丙烯酸树脂、聚氨酯和聚乙烯醇中的至少一种。优选的，增塑剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。优选的，第一活性剂为聚环氧乙烷和聚醚类聚合物中的至少一种。优选的，第二活性剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、正丁醇、环己醇和乙醇中的至少一种。优选的，纳米陶瓷涂覆浆料采用以下方法制备：将陶瓷颗粒、增塑剂、第一活性剂和水加入搅拌罐中，搅拌罐以100-120转公转，2000-3000自转的速度进行3-5h搅拌；然后，加入粘结剂和第二活性剂，继续以100-120转公转，1000-2000的自转速度进行1-2h搅拌，即获得本申请的纳米陶瓷涂覆浆料。本申请的另一面公开了本申请的制备方法制备的涂层隔膜。本申请的再一面公开了一种制备超薄涂层隔膜的微凹辊涂布装置，该微凹辊涂布装置中，其微凹辊的线数为180-220，凹槽深度为60-70μm。本申请的再一面公开了一种用于制备超薄涂层隔膜的纳米陶瓷涂覆浆料的搅拌罐装置，包括封闭式的罐体以及设置于所述罐体内的主搅拌桨和分散浆；罐体的罐底底面弧度最大角度不大于10°；主搅拌桨至少分为两层，第一层相对于罐底底面的高度不大于4cm，且不与罐底底面接触，其它层的高度高于第一层，且不高于主搅拌桨的搅拌主轴的40％；分散浆与主搅拌桨呈卫星状分布，分散浆包括至少两层桨叶，第一层桨叶与主搅拌桨的第一层的高度差不大于3cm。需要说明的是，本申请针对高固含量浆料的涂覆对微凹辊的结构进行了改进，采用本申请改进的微凹辊能够对固含量为60-80％的高固含量的纳米陶瓷涂覆浆料进行涂布，并且，可以形成厚度小于2μm的陶瓷涂层。另外，针对高固含量浆料的制备，本申请进一步的对搅拌罐装置进行了改进，主要是改进了主搅拌桨和分散浆的位置，使得改进的搅拌罐能够更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄涂层隔膜的制备方法，其特征在于：包括采用固含量为60-80％的纳米陶瓷涂覆浆料，以微凹辊涂布的方式，将纳米陶瓷涂覆浆料涂覆于基膜表面，形成单面单层厚度小于2μm的陶瓷涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种超薄涂层隔膜的制备方法，其特征在于：包括采用固含量为60-80％的纳米陶瓷涂覆浆料，以微凹辊涂布的方式，将纳米陶瓷涂覆浆料涂覆于基膜表面，形成单面单层厚度小于2μm的陶瓷涂层。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述微凹辊涂布采用的微凹辊的线数为180-220，凹槽深度为60-70μm。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述微凹辊涂布的条件为烘箱温度为45-55摄氏度，涂布速度为40-55m/min，涂布比为0.9，刮刀与微凹辊的角度为80-100°。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纳米陶瓷涂覆浆料包括陶瓷颗粒、增塑剂、粘结剂、第一活性剂、第二活性剂和水；
优选的，所述陶瓷颗粒的中值粒径为50-100nm。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述陶瓷颗粒为氧化铝、二氧化硅和氧化锆中的至少一种。


6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚丙烯酸树脂、聚氨酯和聚乙烯醇中的至少一种；
优选的，所述增塑剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；
优选的，所述第一活性剂为聚环氧乙烷和聚醚类聚合物中的至少一种；
优选的，所述第二活性剂为聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪靖，刘琳，姚坤，周超，陈巧，
申请(专利权)人：武汉中兴创新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42