凝胶聚合物电池隔膜的涂布方法技术

本发明专利技术公开一种凝胶聚合物电池隔膜的涂布方法，采用凹版涂布、逆转辊涂布、坡流涂布或挤压涂布中的一种或多种涂布技术，将输送到涂布器的溶液均匀地涂布在支撑体上，然后，固化涂层，得最终成品隔膜。以提高涂布的一致性，方便控制涂层的厚度。本发明专利技术通过不同的精密涂布工艺将聚合物涂布在支撑体上，形成超薄涂层，比传统的浸涂法在涂布的一致性、涂层的厚度控制方面均具有非常明显的优势。应用于制备凝胶聚合物电池隔膜为电池隔膜向功能化、精细化方向发展提供了一条途径。涂布后隔膜应用凝胶聚合物电池，循环性能好，安全性合格，凝胶效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种凝胶聚合物电池，与隔膜的涂布工艺方法有关。
技术介绍
随着便捷式电子设备的应用，锂离子电池因其高比能量、高安全性 等特性，其应用变得越来越广泛。而作为电子设备，在厚度薄、面积小、 重量轻，特别是高能量、无泄漏、长寿命等方面就一直成为人们追求的 目标。和液态软包装电池相比，凝胶聚合物电池是近年来一个新兴的重 点研究领域。凝胶电解质可实现电解液凝胶化，在安全性和防漏液等方 面有巨大的优势。特别是其具有较高的耐热性和稳定性，可使电芯内的 极片在高温运动状态下仍能保持结构的稳定。这种特性有效解决锂离子电池在混合动力车(HEV)、电动车(EV)领域应用中的动力源电性能稳 定性的问题。凝胶电解质为21世纪能源开发提供了一条技术解决方案。 凝胶聚合物电池使用时，不漏液，可制成高度可靠的装置，且重量 轻，小型化，性能好。为了制备上述凝胶锂离子电池，很多厂家都研究 了各种聚合物和隔膜制作工艺，但是各种研究都是为了使电池凝胶效果 好。成功地制作凝胶聚合物电池隔膜，关键是选择合适的涂布方法和聚 合物。传统的浸涂法涂布工艺，虽然操作简单，但是涂布精度差，涂布 厚度无法准确控制，无法进一步满足凝胶聚合物电池隔膜涂层的功能 化、精细化的要求，而且，聚合物使用单一材料，也无法达到更好的凝 胶效果。专利技术目的本专利技术的主要目的在于提供一种， 以提高涂布的一致性，方便控制涂层的厚度。本专利技术的另 一 目的在于提供一种， 使隔膜在造孔上更易成孔，保证了锂离子在隔膜中的传导路径的通畅。为了实现上述目的，本专利技术的解决方案是，采用凹版涂布、逆转辊涂布、坡 流涂布或挤压涂布中的一种或多种涂布技术，将输送到涂布器的溶液均 匀地涂布在支撑体上，然后，固化涂层，得最终成品隔膜。所述涂布器中溶液的溶质为复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物 1和聚合物2按重量比1: 5~5: 1的比例混合而成，聚合物1为正负极 粘结剂的衍生物，聚合物2为具有强极性基团的聚合物。所述复合型聚合物由聚合物1和聚合物2按重量比2: 1的比例混 合而成。所述聚合物1为聚四氟乙烯或其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共聚物、 聚甲基丙烯酸曱酯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的一种，共聚 物单体为聚六氟化丙烯或四氟化乙烯中的一种。所述聚合物2为马来酸酐类改性的聚曱基丙烯酸曱酯、马来酸酐类 改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)、三元氯醋树脂中的一种。所述涂布器中溶液的溶剂为氮-曱基吡咯烷酮(NMP)、 N，N-二甲基 甲酰胺(DMF)、 二甲基乙酰胺(DMAC)、四氢呋喃(THF)、酮类等。所述支撑体是聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)膜或无纺布膜。所述固化涂层是将热(如通过红外线或热风)施加于涂布层，蒸发 溶剂。所述固化涂层是用紫外线或电子束将涂层固化。本专利技术通过采用不同的精密涂布工艺将聚合物涂布在支撑体上，形 成超薄涂层。这些涂布工艺比传统的浸涂法在涂布的一致性、涂层的厚 度控制方面均具有非常明显的优势。应用于制备凝胶聚合物电池隔膜， 为电池隔膜向功能化、精细化方向发展提供了一条途径。涂布后隔膜应 用凝胶聚合物电池，循环性能好，安全性合格，凝胶效果好。另外，本专利技术在支撑体上涂布复合型聚合物，此多元复合聚合物体 系中的一种为正负极粘结剂的衍生物，称为聚合物1,在凝胶网络中起骨架支撑作用；另外一种为具有强极性基团的聚合物，称为聚合物2, 在凝胶网络中和电解质溶液具有很好相容性、具有强的凝胶化的能力、 强的粘结能力。并通过调整复合型聚合物配方，利用具有特定官能团的 聚合物，在造孔上更易成孔，保证了锂离子在隔膜中的传导路径的通畅。附图说明图l是常温状态，各配方凝胶体吸液后重量随时间的变化图； 图2是45度状态，各配方凝胶体吸液后重量随时间的变化图； 图3是普通商业隔膜扫描电镜(SEM)图； 图4是凝胶聚合物电池隔膜扫描电镜(SEM)图； 图5是凝胶聚合物电池523450P循环性能测试图(系列1和系列2 表示^皮测试的两只电池)； 图6是浸涂方式示意图； 图7是凹版涂布方式示意图； 图8是凹版涂辊结构示意图； 图9是逆转辊涂方式示意图； 图IO是坡流涂布方式示意图； 图ll是挤压涂布方式示意图。具体实施例方式本专利技术凝胶聚合物电池隔膜的具体涂布方法是采用凹版涂布、逆 转辊涂布、坡流涂布或挤压涂布中的一种或多种涂布技术，参见图7、 图9、图10、图11,将输送到涂布器的溶液均匀地涂布在支撑体上，其 中，溶液的溶质为复合型聚合物，复合型聚合物由聚合物1和聚合物2 按重量比1: 5~5: 1(2: 1为较佳)的比例混合而成，聚合物1为正 负极粘结剂的衍生物，如聚四氟乙烯或其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共 聚物、聚曱基丙烯酸曱酯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的一种， 聚合物2为具有强极性基团的聚合物，如酸酐类改性的聚曱基丙烯酸曱 酯、酸酐类改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)、三元氯醋树脂中的一种，溶剂为氮-曱基吡咯烷酮(NMP)、 N, N-二曱基曱酰胺(DMF) 、 二曱基乙酰胺 (DMAC)、四氢呋喃(THF)、酮类等，支撑体是聚乙烯/聚丙烯(PE/PP) 膜或无纺布膜。然后，将热施加于涂布层，蒸发溶剂，或用紫外线或电 子束将涂层固化，得最终成品隔膜。1 、涂布器的溶液采用不同配方时凝胶稳定性表征 (1)表征方法聚合物1、聚合物2;聚合物1:聚合物2不同配 比在一定温度下;:容解于电解质溶液中，在50-110。C加热保持10-30min， 再冷却，观察凝胶现象；聚合物1和聚合物2按2: 1配比，溶解于电解质溶液中，形成的 凝胶稳定，残液少；聚合物1和聚合物2按5: 1配比，溶解于电解质溶液中，形成的 凝胶稳定，有残液；聚合物1单独溶解于电解质溶液中，形成的凝胶稳定，有较多残液；聚合物2单独溶解于电解质溶液中，形成的凝胶不稳定，很软，强 度较小，凝胶破碎后难以恢复成溶胶，残液少；由此可见，复合聚合物应用凝胶效果优于单一聚合物，凝胶体系更 稳定，尤其是配比为2: l的复合聚合物。(2)凝胶性能对比:<table>table see original document page 6</column></row><table>2、不同配比制成凝胶体吸液能力表征:在温度为18-26。C，相对湿度15RHy。以下，做凝胶吸液能力实验。配置不同配比的溶液，制作凝胶体，取lg。将各凝胶体在真空烘箱 中烘干。考察凝胶体在常温和45。C下吸液的能力首先取3个烧杯，并编号。加入电解液，然后把凝胶体放入烧杯中， 开始计时；前2h(小时)每0.5h、 2h后每lh取出并轻拭胶体表面液体， 用分析天平称重，记录力交体重量。直至n小时后，n+l/n+2小时吸附电 解液后的胶体重量不再增加。再多测3-5h数据。实验数据绘制成图1、图2，图中M表示聚合物l, P表示聚合物2。结论常温状态，基本在0. 5h内凝胶已经吸饱； 45度状态，随着时间的加长，吸液也在緩慢增加； 不管是常温还是45度，聚合物l:聚合物2=2: l的吸液最多。 以聚四氟乙烯共聚物和马来酸酐改性的PVDF按2: 1配比应用制备 凝胶聚合物电池523450P:(1 )正极片制备活性材料采用钴酸锂(LiCo02)本文档来自技高网...

【技术保护点】
凝胶聚合物电池隔膜的涂布方法，其特征在于：采用凹版涂布、逆转辊涂布、坡流涂布或挤压涂布中的一种或多种涂布技术，将输送到涂布器的溶液均匀地涂布在支撑体上，然后，固化涂层，得最终成品隔膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江强，郑为工，刘文伯，孟亚斌，郭伟霞，
申请(专利权)人：深圳华粤宝电池有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]