一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统及方法。本发明专利技术的锂离子电池涂覆隔膜制备系统，包括使基膜依次连续通过的涂布装置、雾化装置、凝固浴装置、水洗装置和烘干装置，其中，所述雾化装置具有雾化室，用于在进行凝固浴之前对连续穿入雾化室的涂覆有机多孔层浆料后的基膜进行温湿度可控的雾化浴处理，可减少或避免涂覆隔膜皮层的产生，达到提升透气性，降低涂层面密度，还可同时降低凝固液中良溶剂的浓度，达到提升性能、降低成本的效果。降低成本的效果。降低成本的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统及方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体而言，涉及一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统及方法。

技术介绍

[0002]锂电池隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。作为锂电池的关键材料，其性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
[0003]传统的隔膜主要采用聚烯烃多孔膜，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的单层膜或多层复合膜。但是，聚烯烃隔膜吸液量低、孔隙率低、表面能差、对电解质亲和力差。
[0004]与传统聚烯烃隔膜相比，聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜因PVDF极性基团而具有较好的锂离子电解液亲和性。溶解在溶剂中的PVDF在凝胶化的过程中能够形成更为稳定的三维网络结构，可将液态电解液锁在隔膜内部，减少泄漏风险和电解液与电极的分解反应；PVDF涂层隔膜通常是将聚烯烃微孔膜浸渍于以作为耐热性树脂的聚偏氟乙烯为主要成分的涂料中，经由凝固浴、水洗、干燥工序而得到。
[0005]目前涂覆隔膜浆料分为水系和油系，水系溶剂为纯水，油系溶剂基本都为N
‑
甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺等，但水性PVDF涂层与极片间的粘结性远低于油性PVDF涂层与极片间的粘结性。
[0006]由于PVDF耐热性不足，为提升隔膜的耐热性能，通常需要添加陶瓷颗粒而提高隔膜的热稳定性并且改善热收缩率。油性PVDF涂覆隔膜制备过程中，PVDF及陶瓷混合浆料在浸入凝固浴中，由于凝固液中良溶剂浓度偏低，一般在20wt％～40wt％，溶剂交换剧烈，容易在表面形成致密的皮层，导致表面孔含量较少，透气性变差，对应的电池的内阻变大，同时电解液浸润效果变差，也会增加电池的内阻。若提高凝固液中良溶剂浓度，则可以在一定程度上解决上述问题，但同时又会大大增加运行成本。

技术实现思路

[0007]针对上述涂覆隔膜透气性变差的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统及方法，通过设计有温度、湿度控制的雾化浴装置，在涂覆隔膜进入凝固浴之前进行预处理，减少或避免皮层的产生，提升隔膜透气性，降低涂层面密度，同时还可降低凝固液中良溶剂的浓度，从而达到提升隔膜性能、降低成本的效果。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]本专利技术提供一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统，包括基膜依次连续通过的：
[0010]涂布装置，其用于在所述基膜表面涂覆有机多孔层浆料；
[0011]雾化装置，其具有雾化室，所述雾化室内设有雾化喷头，其用于对连续穿入雾化室的涂覆有机多孔层浆料后的基膜进行雾化浴处理；
[0012]凝固浴装置，其用于连续进行凝固浴处理；
[0013]水洗装置，其用于连续进行水洗处理；和
[0014]烘干装置，其用于进行连续烘干处理。
[0015]具体地，所述雾化装置还包括与雾化室连通的纯水储罐、与纯水储罐连通以控制雾化温度的模温机、设于雾化室与纯水储罐之间的雾化供料泵，所述纯水储罐侧壁内设有容纳导热媒介的中空夹层，所述模温机通过导热媒介向纯水储罐提供热量进而控制雾化室保持一定的温度。
[0016]具体地，所述模温机与中空夹层之间设有输送管道和回传管道，导热媒介通过输送管道由模温机传输至纯水储罐中空夹层中，并通过回传管道由中空夹层返回至模温机中，导热媒介通过输送管道和回传管道在中空夹层和模温机之间循环流动。
[0017]具体地，所述导热媒介采用导热油或水。
[0018]具体地，所述纯水储罐与雾化室之间设有输水管道，所述雾化供料泵设于输水管道上，以将纯水储罐中纯水通过输水管道泵入雾化室内。
[0019]具体地，所述雾化室内设有湿度检测元件，所述雾化供料泵根据雾化室内的湿度检测元件检测并反馈的湿度数据控制雾化喷头的出雾量，从而实现对雾化室内湿度进行控制。
[0020]具体地，所述纯水储罐内设有温度检测元件，所述模温机根据纯水储罐内的温度检测元件检测并反馈的温度数据，对导热媒介进行加热或降温，从而实现对雾化温度的控制。
[0021]具体地，所述雾化室在基膜行进方向上依次设有进口和出口，基膜通过进出口穿过雾化室而进行连续的雾化浴处理，所述雾化室在基膜通过雾化室的方向上的长度为2～20cm，则通过控制基膜通过雾化室的速度即可控制基膜的雾化浴时间。
[0022]本专利技术还提供一种锂离子电池涂覆隔膜制备方法，采用以上所述锂离子电池涂覆隔膜制备系统制备锂离子电池涂覆隔膜，所述基膜依次连续通过所述涂布装置、雾化室、凝固浴装置、水洗装置及烘干装置，收卷得到锂离子电池涂覆隔膜成品；具体包括：
[0023]步骤1、通过所述涂布装置在基膜表面涂覆有机多孔层浆料；
[0024]步骤2、经过涂覆后的基膜进入所述雾化室内进行雾化浴处理；
[0025]步骤3、经过涂覆和雾化浴处理后的基膜进入凝固浴装置，浸渍在凝固液中使基膜上的有机多孔层浆料凝固，形成有机多孔涂层，然后依次通过水洗装置、烘干装置进行清洗、烘干，最后收卷得到锂离子电池涂覆隔膜成品。
[0026]具体地，所述步骤2中，雾化浴处理的温度范围优选为15～35℃，湿度范围优选为RH80％～99％。
[0027]具体地，所述步骤2中，通过控制基膜通过雾化室的速度，控制经过涂覆后的基膜进行雾化浴的时间为0.05～0.40s。
[0028]具体地，本专利技术特别针对以PVDF系树脂为主体的有机多孔涂层，所述步骤1中，所述有机多孔层浆料包含PVDF系树脂以及溶解有机聚合PVDF系树脂的良溶剂，有机良溶剂在混合浆料中的含量优选为75wt％～95wt％，优选为79wt％～93.5wt％，PVDF系树脂在有机多孔涂层浆料中的质量占比为1wt％～10wt％，优选为3～8wt％。
[0029]其中，所述PVDF系树脂具体包括偏氟乙烯均聚物、偏二氟乙烯与其它可共聚单体
的共聚物、或其混合物。可与偏二氟乙烯共聚的单体的具体实例可以包括选自如下单体中至少一种：四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、1,2
‑
二氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚、二氟苯并
‑
1,3
‑
间二氧杂环戊烯、全氟
‑
2,2
‑
二甲基
‑
1,3
‑
二氧杂环戊烯、三氯乙烯和氟乙烯。
[0030]作为PVDF系树脂的良溶剂，可举出丙酮、甲基乙基酮、N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二乙基甲酰胺、二乙基甲酰胺之类的极性酰胺溶剂等。
[0031]具体地，所述有机多孔层浆料还包含陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的平均粒径为0.2～1.0μm，所述陶瓷颗粒在有机多孔涂层浆料中的质量占比为1wt％～20wt％，优选为3～15wt％。
[0032]具体地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池涂覆隔膜制备系统，其特征在于，包括基膜依次连续通过的：涂布装置，其用于在所述基膜表面涂覆有机多孔层浆料；雾化装置，其具有雾化室，所述雾化室内设有雾化喷头，其用于对连续穿入雾化室的涂覆有机多孔层浆料后的基膜进行雾化浴处理；凝固浴装置，其用于连续进行凝固浴处理；水洗装置，其用于连续进行水洗处理；和烘干装置，其用于进行连续烘干处理。2.根据权利要求1所述的锂离子电池涂覆隔膜制备系统，其特征在于，所述雾化装置还包括与雾化室连通的纯水储罐、与纯水储罐连通以控制雾化温度的模温机、设于雾化室与纯水储罐之间的雾化供料泵，所述纯水储罐侧壁内设有容纳导热媒介的中空夹层；所述模温机与中空夹层之间设有输送管道和回传管道，导热媒介通过输送管道由模温机传输至纯水储罐中空夹层中，并通过回传管道由中空夹层返回至模温机中；所述纯水储罐与雾化室之间设有输水管道，所述雾化供料泵设于输水管道上，以将纯水储罐中纯水通过输水管道泵入雾化室内。3.根据权利要求2所述的锂离子电池涂覆隔膜制备系统，其特征在于，所述雾化室内设有湿度检测元件，所述雾化供料泵根据雾化室内的湿度检测元件检测并反馈的湿度数据控制雾化喷头的出雾量，从而实现对雾化室内湿度进行控制；所述纯水储罐内设有温度检测元件，所述模温机根据纯水储罐内的温度检测元件检测并反馈的温度数据，对导热媒介进行加热或降温，从而实现对雾化温度的控制。4.根据权利要求1所述的锂离子电池涂覆隔膜制备系统，其特征在于，所述雾化室在基膜通过雾化室的方向上的长度为2～20cm。5.一种锂离子电池涂覆隔膜制备方法，其特征在于，采用如权利要求1～4中任一项所述锂离子电池涂覆隔膜制备系统制备锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜敬然，马平川，翟萌萌，周阳，杨冬梅，刘杲珺，白耀宗，
申请(专利权)人：中材锂膜有限公司，
类型：发明
国别省市：