一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电池隔膜技术领域，具体为一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜及其制备方法。本发明专利技术提供了一种改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料修饰的复合隔膜，其中Al2O3具有良好的耐高温和导热性能，有利于提高涂层的耐热性，从而提高隔膜的耐热性。将PVDF颗粒先溶解再包覆于Al2O3上，改善了PVDF脱粉问题，显著提升了隔膜的极片粘结性能和电解液浸润性能。添加硅烷偶联剂KH

【技术实现步骤摘要】
一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池隔膜
，具体为一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池作为新型的二次电池，具有高能量密度、循环寿命长等优点，其应用范围不断扩展，被大量应用于便携式电子装置、储能和动力汽车中，尤其随着新能源行业的快速发展，锂电池被越来越多的应用到动力汽车中。隔膜作为锂电池的重要组成部分，可以有效防止正、负极接触发生短路，对锂电池的安全性具有非常重要的影响，因此，锂电池性能的提升及安全性要求对隔膜的性能有着更高的要求。
[0003]聚烯烃隔膜是目前使用最为广泛的锂电池隔膜，但是，市场上现有的聚烯烃隔膜也存在一些缺点：
①
在环境中易吸水或者在涂覆过程中引入的水分不易烘干，且隔膜引入的水分到电池中会与电解液中的锂盐反应生成HF，HF会破坏SEI膜，引起二次成膜，导致电池性能恶化；
②
对极片粘结性能差和亲电解液性能不足，从而使得电池出现循环性能差、热稳定性能低、极片与隔膜界面不稳定、电池硬度差、不利于加工与运输等一系列问题，这大大限制了电池能量密度的提高以及高性能超薄电池的发展；
③
聚烯烃材料熔点很低，在电池存在热失控时隔膜容易发生破膜而导致热失控更加严重，从而导致电池燃烧甚至爆炸。针对聚烯烃隔膜耐热性能差的问题，目前主要的解决方案是在聚烯烃隔膜的单面或双面涂覆耐高温的陶瓷涂层，可以延迟隔膜闭孔至150℃，但是150℃的闭孔温度不能完全避免锂电池在高温下短路及其引发的自燃，因此，需要进一步提高隔膜的耐热性能，减少隔膜的破膜风险从而提高电池的安全性；针对聚烯烃隔膜水分高问题，目前主要的解决方案是将隔膜置于干燥间干燥除水以及对电池进行烘烤除水，该类方案需投入大量人力、物力与能耗，大幅度缩小了隔膜及电池的利润空间；而针对聚烯烃隔膜对极片的粘结性和电解液浸润性差的问题，目前主要的解决方案是在聚烯烃隔膜的单面或双面涂覆水系PVDF胶层，这种涂胶层可以有效改善隔膜的粘结性，同时与电解液有良好的浸润性。但现有水系PVDF涂胶技术中存在较多问题，其中尤为突出的是在前期涂覆及后期电芯制作过程中PVDF涂胶层脱粉问题。值得注意的是，脱粉不仅会造成污染，会给生产人员造成健康伤害，同时会大大降低隔膜对极片的粘结性和电解液浸润性，进而影响电池性能。因此，研制出低水分、防涂胶层脱粉、高粘结的锂离子电池隔膜便成为行业内共同追求的目标。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术针对现有技术中存在的极片粘结性能差、隔膜水分高以及PVDF脱粉问题等技术缺陷，提供了一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜及其制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜，所述锂电池隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层设置在基膜的两面；所述涂覆层包括以下成分：改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、消泡剂、超纯水。
[0008]较为优化地，所述基膜为聚烯烃隔膜。
[0009]较为优化地，所述分散剂为脂肪族酰胺类分散剂，增稠剂为羟甲基纤维素钠类增稠剂，粘结剂为聚丙烯酸类粘结剂，润湿剂为烷基硫酸盐类润湿剂，消泡剂为聚醚型消泡剂。
[0010]较为优化地，所述涂覆层包括以下成分，按照重量计：18
‑
38份改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料、1
‑
2份分散剂、6
‑
7份增稠剂、10
‑
12份粘结剂、0.7
‑
0.8份润湿剂、0.02
‑
0.04份消泡剂、40
‑
65份超纯水。
[0011]一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜的制备方法，所述锂电池隔膜的制备方法为，包括以下步骤：
[0012]步骤一：取分散剂、改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料，加入至超纯水中，预混65
‑
70min，加入增稠剂，继续搅拌30
‑
40min，加入粘结剂，搅拌140
‑
150min，加入润湿剂、消泡剂，搅拌45
‑
50min，过滤除铁，即得改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料涂覆浆料；
[0013]步骤二：将改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料涂覆浆料辊涂于聚烯烃隔膜上，在70
‑
75℃下烘烤、收卷，即得锂电池隔膜。
[0014]较为优化地，所述改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料的制备方法为：取KH
‑
560加到乙醇中，滴加柠檬酸水溶液调节pH值为酸性，在25
‑
30℃下静置水解2
‑
3h，加入多孔PVDF包覆Al2O3复合材料，在44
‑
48℃下搅拌8
‑
10h，离心20
‑
30min，倒掉上清液，加入无水乙醇，摇匀，洗涤、抽滤、干燥，得到改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料。
[0015]较为优化地，所述多孔PVDF包覆Al2O3复合材料的制备方法为：包括以下步骤：
[0016]S1：将聚偏氟乙烯加入到N
‑
甲基吡咯烷酮中，得到混合液，对混合液进行密封处理，随后加热到68
‑
72℃，搅拌7
‑
8h，得到PVDF溶液；
[0017]S2：取Al2O3粉体、超纯水搅拌80
‑
100min，超声处理7
‑
8h，得到Al2O3分散液；
[0018]S3：在超声搅拌下将PVDF溶液缓慢加入至Al2O3分散液中，搅拌6
‑
7h，超声处理6
‑
7h，离心、洗涤沉淀物、干燥22
‑
24h，得到多孔PVDF包覆Al2O3复合材料。
[0019]较为优化地，所述pH值为2
‑
5。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0021](1)本专利技术提供的改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料修饰的复合隔膜，其中Al2O3具有良好的耐高温和导热性能，有利于提高涂层的耐热性，从而提高隔膜的耐热性。
[0022](2)传统涂胶膜中PVDF颗粒易团聚且与隔膜仅有较小的接触面积，因此隔膜表面附着的PVDF颗粒极易脱落从而大大降低隔膜对极片的粘结性和电解液浸润性，进而影响电池性能；本专利技术提供的改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料修饰的复合隔膜，巧妙地将PVDF颗粒先溶解再包覆于Al2O3上，因此显著改善了PVDF脱粉问题；另一方面，该策略将PVDF包覆于Al2O3表面，大大增加了PVDF的有效暴露，因此显著提升了隔膜的极片粘结性能和电解液浸润性能。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜，其特征在于：所述锂电池隔膜包括基膜和涂覆层，所述涂覆层设置在基膜的两面；所述涂覆层包括以下成分：改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、消泡剂、超纯水。2.根据权利要求1所述的一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜，其特征在于：所述基膜为聚烯烃隔膜。3.根据权利要求1所述的一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜，其特征在于：所述分散剂为脂肪族酰胺类分散剂，增稠剂为羟甲基纤维素钠类增稠剂，粘结剂为聚丙烯酸类粘结剂，润湿剂为烷基硫酸盐类润湿剂，消泡剂为聚醚型消泡剂。4.根据权利要求1所述的一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜，其特征在于：所述涂覆层包括以下成分，按照重量计：18
‑
38份改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料、1
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2份分散剂、6
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7份增稠剂、10
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12份粘结剂、0.7
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0.8份润湿剂、0.02
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0.04份消泡剂、40
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65份超纯水。5.一种低水分、防脱粉的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述锂电池隔膜的制备方法为，包括以下步骤：步骤一：取分散剂、改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料，加入至超纯水中，预混65
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70min，加入增稠剂，继续搅拌30
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40min，加入粘结剂，搅拌140
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150min，加入润湿剂、消泡剂，搅拌45
‑
50min，过滤除铁，即得改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料涂覆浆料；步骤二：将改性多孔PVDF包覆Al2O3复合材料涂覆浆料辊涂于聚烯烃隔膜上，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帆，张立斌，赵海玉，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：