一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：按一定质量比称取带双键的丙烯酸酯类低聚物和光引发剂，混合均匀后得到UV涂料；将纳米二氧化硅陶瓷粉体分散在UV涂料中，球磨后得到均匀的有机

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜改性
，具体涉及一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法。

技术介绍

[0002]自上世纪90年代商用以来，具有循环寿命长、自放电率低、能量密度高和质量轻等优点的锂离子电池(LIBs)，在众多二次电池中脱颖而出，使其在小型便携设备、中型动力系统和大型能量储存系统等领域中得到广泛应用。但是目前应用在新能源汽车中的LIBs表现处明显的动力不足且充放电速率较慢等缺点，因此限制了LIBs在动力电池行业的进一步推广应用。而大型电能储存和转化系统需要更高的能量密度，因此研究开发高能量密度和高安全系数的LIBs得到广泛的关注。
[0003]近年来我国大力推动高能量密度和高安全系数的LIBs的开发和应用。LIBs主要由正负极、隔膜和电解液组成，其中隔膜在电池中主要起隔绝正负极，防止两极相互接触，同时为锂离子的传输提供通道的作用。隔膜作为电池中的非活性元件，其性质对电池的循环寿命和安全性能具有重要的影响。目前商业多采用具有较高化学稳定性和机械强度的聚烯烃微孔膜作为LIBs隔膜。受聚烯烃材料本身性质的影响，聚烯烃微孔膜存在热收缩严重、击穿强度低、电解液浸润性差等问题，不能满足锂离子电池对高功率、高能量密度和高安全性能日益提高的要求。
[0004]陶瓷复合隔膜是在聚烯烃微孔膜的基础上，以高性能锂离子电池的需求为基础而发展起来。顾名思义，隔膜结构中既包括有机材料，也包括无机陶瓷材料。有机材料赋予复合隔膜足够的柔韧性，满足锂离子电池装配工艺的要求，同时与聚烯烃类隔膜相似，在高温条件下，有机组分熔融而堵塞隔膜孔道，赋予复合隔膜闭孔功能，在一定程度上防止电池短路；无机材料分布在复合隔膜的三维结构中，形成特定的刚性骨架，凭借极高的热稳定性可有效防止隔膜在热失控条件下发生收缩、熔融；同时无机材料，特别是陶瓷材料热传导率低，进一步防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控，提高电池的安全性；陶瓷粒子表面分布大量的—OH等亲液性基团，可提高隔膜对电解液的亲和性，进而改善锂离子电池的大电流充放电性能；多数陶瓷材料为两性氧化物，复合隔膜中的陶瓷粒子可以部分吸收电解液中由于微量水存在而生成的HF等杂质，提升电池的使用寿命。
[0005]目前无机陶瓷粒子涂覆的粘接剂主要采用的是聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯(PVDF
‑
HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等，只可溶于有机溶剂，例如丙酮、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)等。这使得涂装过程不环保且成本较高。而且在陶瓷涂覆隔膜生产过程中，由于溶剂的存在，涂覆后存在不可避免的干燥过程，使得生产效率低，成本高。在使用的过程中陶瓷层与聚烯烃隔膜基材的粘接力较弱，易出现陶瓷层脱落的现象。因此，亟需一种绿色环保、成本更低的锂电池隔膜的制备方法，

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法，引入紫外固化手段实现有机－无机涂覆改性隔膜，提高了隔膜的电解液相容性，安全性能和电化学性能，解决了上述
技术介绍
中提到的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、按一定质量比称取带双键的丙烯酸酯类低聚物和光引发剂，混合均匀后得到UV涂料；
[0009]S2、将纳米二氧化硅陶瓷粉体分散在UV涂料中，球磨后得到均匀的有机
‑
无机固化涂料；
[0010]S3、采用微凹辊涂覆的方式将步骤S2得到的涂料均匀的涂覆在聚烯烃隔膜表面；
[0011]S4、将涂覆后的隔膜置于紫外箱中固化，收卷，得到高性能锂离子电池隔膜。
[0012]优选的，所述步骤S1中带双键的丙烯酸酯类低聚物和光引发剂的质量比为：96:4。
[0013]优选的，所述的带双键的丙烯酸酯类低聚物是聚乙二醇二丙烯酸酯，不饱和聚酯，聚氨基丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯中的任意一种；所述的光引发剂是2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮，二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷，2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮中的任意一种。
[0014]优选的，在步骤S2中，所述的纳米二氧化硅陶瓷粉体与UV涂料的质量比为3～6:4～7。
[0015]优选的，所述的球磨时间为10～14h。
[0016]优选的，在步骤S3中，所述的涂覆厚度为1～4μm。
[0017]优选的，所述的紫外箱中紫外灯的功率为2.5KW，波长为260～360nm，所述固化的时间为30秒。
[0018]优选的，所述锂离子电池隔膜的热收缩率低于3％，离子电导率能达0.93mS/cm。
[0019]本专利技术的有益效果是：本专利技术方法将紫外光固化体系引入陶瓷涂覆改性聚烯烃隔膜中，采用具有一定流动性且可紫外光固化的涂料作为粘接剂，与陶瓷颗粒复合涂覆在隔膜上，然后通过紫外固化，得到有机
‑
无机改性的高性能隔膜，本专利技术体系不采用溶剂，涂装过程绿色环保，紫外固化替代干燥步骤，固化前后不用干燥，且紫外固化时间极短，能大大提高生产效率，节约生产时间，降低成本，本专利技术中除了陶瓷颗粒的电解液亲和性外，引入的PEGDA(带双键的丙烯酸酯类低聚物，引入的双键在UV的作用下形成交联网络结构)也具有一定的电解液亲和性，可以显著提高隔膜的电解液浸润性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术方法制备步骤流程示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1
[0023]制备方法的步骤如图1所示，(1)：配制UV固化涂料：将聚乙二醇二丙烯酸酯(Mn＝600)与光引发剂2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮(光引发剂1173)均匀混合，按照重量份计，PEGDA96份，光引发剂4份，质量比为96:4。
[0024](2)：配制有机－无机固化涂料：将直径为500nm的SiO2颗粒加入均匀混合后的UV固化涂料中，按照重量份计，SiO230份，UV固化涂料70份，质量比为3:7，球磨12小时，得到均匀稳定的有机－无机固化涂覆浆料。
[0025](3)：电池隔膜选用15μm聚丙烯干法单向拉伸隔膜作为基膜，将基膜送入涂覆装置，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按一定质量比称取带双键的丙烯酸酯类低聚物和光引发剂，混合均匀后得到UV涂料；S2、将纳米二氧化硅陶瓷粉体分散在UV涂料中，球磨后得到均匀的有机
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无机固化涂料；S3、采用微凹辊涂覆的方式将步骤S2得到的涂料均匀的涂覆在聚烯烃隔膜表面；S4、将涂覆后的隔膜置于紫外箱中固化，收卷，得到高性能锂离子电池隔膜。2.根据权利要求1所述的紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中带双键的丙烯酸酯类低聚物和光引发剂的质量比为：96:4。3.根据权利要求1所述的紫外光固化改性聚烯烃电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述的带双键的丙烯酸酯类低聚物是聚乙二醇二丙烯酸酯，不饱和聚酯，聚氨基丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯中的任意一种；所述的光引发剂是2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮，二苯基
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨锋，刘泓麟，李守占，吴桐，曹亚，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：