一种具有光致变色涂层的隔膜及其制备方法以及二次电池技术

本发明专利技术属于隔膜的技术领域，尤其涉及一种具有光致变色涂层的隔膜及其制备方法以及二次电池，包括基膜和设置于基膜至少一表面的光致变色涂层，所述光致变色涂层包括光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯。本发明专利技术的一种具有光致变色涂层的隔膜，具有光致变色涂层，在紫外光照射下能够呈现为橙红色，可实现在线识别监控，从而能够通过颜色判断涂层的均一性，而且在加热或可见光照射下，又能够变回透明颜色，不影响产品正常使用。不影响产品正常使用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光致变色涂层的隔膜及其制备方法以及二次电池


[0001]本专利技术属于隔膜的
，尤其涉及一种具有光致变色涂层的隔膜及其制备方法以及二次电池。

技术介绍

[0002]聚烯烃隔膜因其具有较高的机械强度、均匀的孔径、足够高的孔隙率，在锂离子电池中使用最为广泛。但聚烯烃也有着其自身无法克服的缺点：聚烯烃是非极性的材料，而目前商用的液体电解液主要是醚类等极性溶剂，两者相容性差。
[0003]为了改善聚烯烃隔膜与电解液的亲和性以及与极片的界面粘接性，目前商用的方法是在基膜上涂覆无机绝缘体后再涂覆一层有机高分子层，如，PMMA(聚甲基丙酸甲酯)。然而基膜表面的涂覆层PMMA具有无色透明的特性，以现在的检测手段在涂覆过程中难以实时监控涂覆的均一性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有光致变色涂层的隔膜，解决难以实时监控涂层均一性的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种具有光致变色涂层的隔膜，包括基膜和设置于基膜至少一表面的光致变色涂层，所述光致变色涂层包括光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯。
[0007]PMMA具有良好的光学透明度，与偶氮染料相容性好，可通过将偶氮苯基团通过共价键、氢键、离子键等形式连接在聚合物链上形成偶氮苯聚合物。
[0008]偶氮苯基团含有共轭π体系，在紫外光至可见红光波段具有很强的吸收。偶氮苯基团在紫外光区域显示一组很强的π
‑
>π*跃迁，而在可见光区域显示一组较弱的n
‑
π*跃迁。对大多数偶氮苯化合物而言，反式异构体在紫外光照射条件下，可以高效的转变为顺式异构体，而在加热或可见光照射条件下，顺势异构体又可以完全可逆的转变为反式异构体。
[0009]本专利技术利用了偶氮苯在紫外光的照射下形成的顺式异构体具有鲜艳的橙红色可较好的表征PMMA聚合物涂覆的均匀性。
[0010]优选地，所述光致变色基团包括偶氮类基团、甲亚胺类基团、硫堇噻嗪类基团、螺吡喃类基团、螺嗪类基团、俘精酸酐类基团、二芳杂环乙烯类基团中的一种或多种。优选地，光致变色基团为偶氮类基团。
[0011]优选地，所述光致变色涂层的厚度为0.1～5μm。优选地，光致变色涂层的厚度为0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.55μm、5μm。
[0012]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有光致变色涂层的隔膜的制备方法，制备简单，易操作。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0014]一种具有光致变色涂层的隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤S1、将偶氮苯溶解于第一溶剂中得到第一溶液，将第一溶液在惰性气体环境中，加入甲基丙烯酸和催化剂得到第二溶液；
[0016]步骤S2、将脱水剂滴加至第二溶液中保持温度反应，加热升温反应，得到具有光致变色基团的反应单体；
[0017]步骤S3、将甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入容器中，通入氮气排除体系内氧气，向体系中滴加步骤S2具有光致变色基团的反应单体进行反应，得到光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯；
[0018]步骤S4、将光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯加入第二溶剂中搅拌混合得到第三溶液；
[0019]步骤S5、在第三溶液中加入助剂得到涂覆浆料；
[0020]步骤S6、将涂覆浆料涂覆于基膜干燥形成光致变色涂层得到具有光致变色涂层的隔膜。
[0021]本专利技术的制备方法先制备出光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯，再将光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯制备成浆料，进行涂覆得到具有光致变色涂层的隔膜。
[0022]其中，甲基丙烯酸甲酯类偶氮聚合物合成方程式如下：
[0023][0024]通过对PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)化学接枝偶氮类单体，利用偶氮类单体在不同光照下的颜色不同可在线监测PMMA的涂覆均一性。
[0025]优选地，所述偶氮苯、甲基丙烯酸的重量份数比为30～50:90～120。偶氮苯、甲基丙烯酸的重量份数比为30:90、40:90、50:90、30:95、30:100、30:110、30:120、40:100、40:120、50:90、50:100、50:110、50:120。
[0026]优选地，所述步骤S2中保持温度反应的温度为0～4℃，保持温度反应时间为2～5小时，加热升温反应的温度为20～30℃，加热升温反应的时间为12～24小时。先在低温下进行短时间反应，再加热升高温进行较长时间反应，从而保证反应的进行。低温反应的温度为0℃、1℃、2℃、3℃、4℃，低温反应时间为2小时、3小时、4小时、4.5小时、5小时。加热升温反应的温度为20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃。加热升温反应的时间为12小时、14小时、16小时、18小时、20小时、22小时、24小时。
[0027]优选地，所述步骤S3中反应的温度为60
‑
90℃，反应时间为3～8小时。优选地，步骤S3中反应的温度为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃，反应时间为3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时。
[0028]优选地，所述助剂包括羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸，羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸的重量份数比为1～3:0.1～1.5:2～6。添加助剂能够增加浆料对隔膜的润湿性以及增加浆料的黏稠度，利于PMMA偶氮类聚合物的分散及后续的涂覆。优选地，羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸的重量份数比为1:0.5:4。
[0029]优选地，所述光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯、第二溶剂、助剂的重量份数
比为10～15:40～80:0.5～1.5。设置一定的重量份数比，从而调节制备出的浆料的黏度，使涂覆的流平性更好。第二溶剂为去离子水。
[0030]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，均一性好，安全性好。
[0031]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0032]一种二次电池，包括上述的具有光致变色涂层的隔膜。二次电池可以为锂离子电池、镁离子电池、钙离子电池、钾离子电池。具体地，一种二次电池为锂离子电池，该锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及壳体，所述隔膜分隔所述正极片和所述负极片，所述壳体用于装设所述正极片、负极片、隔膜以及电解液。
[0033]其中，正极片的集流体上涂覆的活性物质层，可以是包括但不限于化学式如Li
a
Ni
x
Co
y
M
z
O2‑
b
N
b
(其中0.95≤a≤1.2，x>0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1,0≤b≤1，M选自Mn，Al中的一种或多种的组合，N选自F,P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光致变色涂层的隔膜，其特征在于，包括基膜和设置于基膜至少一表面的光致变色涂层，所述光致变色涂层包括光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯。2.根据权利要求1所述的具有光致变色涂层的隔膜，其特征在于，所述光致变色基团包括偶氮类基团、甲亚胺类基团、硫堇噻嗪类基团、螺吡喃类基团、螺嗪类基团、俘精酸酐类基团、二芳杂环乙烯类基团中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的具有光致变色涂层的隔膜，其特征在于，所述光致变色涂层的厚度为0.1～5μm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种具有光致变色涂层的隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将偶氮苯溶解于第一溶剂中得到第一溶液，将第一溶液在惰性气体环境中，加入甲基丙烯酸和催化剂得到第二溶液；步骤S2、将脱水剂滴加至第二溶液中保持温度反应，加热升温反应，得到具有光致变色基团的反应单体；步骤S3、将甲基丙烯酸甲酯、引发剂加入容器中，通入氮气排除体系内氧气，向体系中滴加步骤S2具有光致变色基团的反应单体进行反应，得到光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯；步骤S4、将光致变色基团改性的聚甲基丙烯酸甲酯加入第二溶剂中搅拌混合得到第三溶液；步骤S5、在第三溶液中加入助剂得到涂覆浆料；步骤S6、将涂覆浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：余津福，陈杰，杨山，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：