多层包覆无机物颗粒及其制备方法、水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池技术

本发明专利技术公开了一种多层包覆无机物颗粒及其制备方法、其形成的水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池。多层包覆无机物颗粒分为三层，内层为无机阻燃颗粒，中层为具有粘性的有机物PVDF

【技术实现步骤摘要】
多层包覆无机物颗粒及其制备方法、水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池隔膜
，特别是涉及一种多层包覆无机物颗粒及其制备方法、其形成的水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池。

技术介绍

[0002]随着电池能量密度需求越来越高，高镍、硅碳等新兴材料添加量越来越高，这些材料提供高容量的同时，在充放电的过程中有显著循环缩胀，导致电极
‑
隔膜
‑
电极组成的极组体系在蠕动中发生扭曲变形乃至形成缝隙，轻则影响电池的外形导致电池包鼓胀，重则导致负极表面析锂，电池出现內短、自放电、自然、爆炸等安全隐患；
[0003]目前的主流解决方案是，将隔膜进行表面改性，在使用陶瓷材料提高隔膜高温收缩性能的同时也使之具备粘接性，使得电极
‑
隔膜
‑
电极体系间形成粘接层，固化界面；常用的粘接材料有PVDF
‑
HFP、PMMA、PAN等；使用的工艺路线有油系(聚合物溶解在有机溶剂中，将溶液进行涂布，对聚烯烃基膜进行表面改性)和水系(聚合物分散在水中，形成该聚合物的悬浮液，将悬浮液进行涂布，对聚烯烃基膜进行表面改性)两个的分类。而最常用的是聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯聚合物(PVDF
‑
HFP)，是PVDF与HFP的共聚产物，与电解液有非常好的亲合性及吸附性，与电极中的粘结剂(业内通用的是均聚PVDF)有较好的亲和性。
[0004]但是，PVDF
‑
HFP在电解液内容易出现溶胀的情况，锁住一部分电解液形成凝胶态，导致其受温度影响，温度较低时该物质的电导率较低，不利于电池在低温环境区域内的使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中PVDF
‑
HFP在电解液内容易出现溶胀的技术缺陷，而提供一种多层包覆无机物颗粒。该多层包覆无机物颗粒分为三层，内层为无机阻燃颗粒，中层为具有粘性的有机物PVDF
‑
HFP，外层为聚乙烯醇有机物包覆。中层的PVDF
‑
HFP能提供较好的粘接性，能让隔膜牢牢的与极片粘接在一起，防止极片与隔膜的错层。而且PVDF
‑
HFP在电解液中能吸附电解液溶胀，形成凝胶态物质，在高温时有良好的离子导电性。外层的聚乙烯醇具有良好的低温离子导电性及粘接性，因此作为外层包覆物质，弥补PVDF
‑
HFP低温下离子导电性的不足，同时提供无机物与隔膜的粘接性，防止无机物在电解液中的脱落。
[0006]本专利技术的另一方面，是提供上述多层包覆无机物颗粒的制备方法，该制备方法通过物理包覆，步骤简单，无需其他处理即可用于后续水性浆料的使用与制备。
[0007]本专利技术的另一方面，是提供一种含多层包覆无机物颗粒的水系功能性涂覆浆料。
[0008]本专利技术的另一方面，是提供一种锂电池隔膜。
[0009]本专利技术的另一方面，是提供一种锂电池。
[0010]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0011]一种多层包覆无机物颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：在反应釜中加入无机阻燃颗粒，在温度为100
‑
160℃，压强为2Mpa的反应环境下，加入PVDF
‑
HFP得混合物，在此反应环境下保持4
‑
8h得熔融混合物；所述无机阻燃颗粒和PVDF
‑
HFP的质量比为(1
‑
3)：1；
[0013]步骤2：将步骤1所得熔融混合物通过喷雾干燥得到PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒；步骤3：将所得PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒与聚乙烯醇混合，PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒与聚乙烯醇的质量比为(1
‑
3)：(1
‑
2)，通过研磨将聚乙烯醇嵌入PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒的表面PVDF
‑
HFP层，得到多层包覆无机物颗粒。
[0014]在上述技术方案中，步骤1中，所述无机阻燃颗粒为氧化铝颗粒、氧化镁颗粒或氧化硅颗粒，优选氧化铝颗粒；所述无机阻燃颗粒的平均粒径为0.5
‑
1.5μm。
[0015]在上述技术方案中，步骤2中，所得PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒的平均粒径为1
‑
2.5μm。
[0016]在上述技术方案中，步骤3中，所得多层包覆无机物颗粒的平均粒径为2
‑
4μm。
[0017]本专利技术的另一方面，上述制备方法制备的多层包覆无机物颗粒。
[0018]本专利技术的另一方面，一种含多层包覆无机物颗粒的水系功能性涂覆浆料，包括以下重量份的组分：上述多层包覆无机物颗粒20
‑
50份，增稠剂1
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30份，粘结剂5
‑
20份，分散剂0.5
‑
3份，润湿剂0
‑
2份和水10
‑
30份。
[0019]在上述技术方案中，所述增稠剂包括纤维素类增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂、纤维素类增稠剂、醚类增稠剂和酰胺类增稠剂中的一种或任意比例的混合；
[0020]所述分散剂包括阳离子铵盐类高分子分散剂、季铵盐类高分子分散剂、丙烯酸酯类高分子类分散剂、聚氨酯类高分子分散剂和聚酯类高分子分散剂中的一种或任意比例的混合；
[0021]所述粘结剂包括聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸和丁苯橡胶中的一种或任意比例的混合；
[0022]所述润湿剂包括烷基硫酸盐、季戊四醇、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚醚改性聚二甲基硅氧烷中的一种或任意比例的混合。
[0023]在上述技术方案中，其制备方法包括以下步骤：
[0024]步骤a：将水和分散剂混合搅拌5
‑
20min，加入多层包覆无机物颗粒并搅拌均匀，然后通过砂磨机砂磨或者通过高速分散机分散10
‑
200min得分散液，砂磨机转速为1000
‑
1500rpm，高速分散机转速为2000
‑
3000rpm；
[0025]步骤b：向步骤a所得分散液中加入增稠剂，600
‑
1000rpm转速下搅拌5
‑
60min；
[0026]步骤c：加入润湿剂和粘结剂，600
‑
1000rpm转速下搅拌5
‑
50min得含多层包覆无机物颗粒的水系功能性涂覆浆料。
[0027]本专利技术的另一方面，一种锂电池隔膜，包括基膜和上述含多层包覆无机物颗粒的水系功能性涂覆浆料涂覆在所述基膜一侧或两侧形成的涂层。
[0028]本专利技术的另一方面，一种锂电池，包括正极、负极、电解液和上述锂电池隔膜。
[0029]与现有技术相比，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层包覆无机物颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在反应釜中加入无机阻燃颗粒，在温度为100
‑
160℃，压强为2Mpa的反应环境下，加入PVDF
‑
HFP得混合物，在此反应环境下保持4
‑
8h得熔融混合物；所述无机阻燃颗粒和PVDF
‑
HFP的质量比为(1
‑
3)：1；步骤2：将步骤1所得熔融混合物通过喷雾干燥得到PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒；步骤3：将所得PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒与聚乙烯醇混合，PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒与聚乙烯醇的质量比为(1
‑
3)：(1
‑
2)，通过研磨将聚乙烯醇嵌入PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒的表面PVDF
‑
HFP层，得到多层包覆无机物颗粒。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述无机阻燃颗粒为氧化铝颗粒、氧化镁颗粒或氧化硅颗粒，优选氧化铝颗粒；所述无机阻燃颗粒的平均粒径为0.5
‑
1.5μm。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，所得PVDF
‑
HFP包覆无机颗粒的平均粒径为1
‑
2.5μm。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所得多层包覆无机物颗粒的平均粒径为2
‑
4μm。5.应用权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法制备的多层包覆无机物颗粒。6.一种含多层包覆无机物颗粒的水系功能性涂覆浆料，其特征在于，包括以下重量份的组分：如权利要求5所述的多层包覆无机物颗粒20
‑
50份，增稠剂1
‑
30份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，袁海朝，徐锋，苏碧海，邢鹏，李嘉辉，杨振图，杜全国，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：