电池隔膜用涂层及其制备方法、电池隔膜和电池技术

本发明专利技术提供了一种电池隔膜用涂层及其制备方法、电池隔膜和电池，其中的电池隔膜用涂层，涂层的浆料包括：分散介质、纳米材料、含极性官能团的聚合物；所述涂层的表面孔径为10

【技术实现步骤摘要】
电池隔膜用涂层及其制备方法、电池隔膜和电池


[0001]本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种电池隔膜用涂层及其制备方法、电池隔膜和电池。

技术介绍

[0002]锂电池隔膜是锂离子电池核心部件之一，其性能的好坏对锂电池的整体性能有着非常重要的影响，是制约锂电池发展的关键技术之一。随着锂电池应用领域的不断扩大和锂电产品在人们生活中的影响不断深化，人们对锂电池性能的要求也越来越高。为了满足锂电池的发展要求，隔膜作为锂电池的重要部件不仅应具有良好的化学稳定性、较低的制造成本，提高锂离子电池的安全性能也是目前锂电发展的重要趋势。
[0003]当前锂离子电池中用到的隔膜为聚烯烃，其对电解液浸润性差，因此，当组装成电池后，往半成品中注入电解液，由于电解液不能迅速在聚烯烃隔膜表面铺展，在电解液表面张力的作用下，隔膜会发生变形，出现褶皱，在锂电池内部形成死区域，进而影响电池的性能发挥。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种电池隔膜用涂层及其制备方法、电池隔膜和电池，以改善电解液诱导电池隔膜变形的问题。
[0005]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种电池隔膜用涂层，涂层的浆料包括：分散介质、纳米材料、含极性官能团的聚合物；所述涂层的表面孔径为10
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30nm，表面粗糙度为200
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500nm，所述涂层中羟基含量为100
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4000mg KOH/g。
[0006]一些实施例中，所述分散介质、纳米材料形成分散液，以分散介质质量为基准，所述纳米材料在所述分散液中的含量为0.1～30wt％。
[0007]一些实施例中，所述纳米材料包括纳米颗粒、一维纳米材料，所述纳米颗粒陶瓷的粒径小于150nm，优选≤100nm；所述一维纳米材料长径比≤50，长度≤1000nm。
[0008]一些实施例中，所述纳米材料包括氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、氮化铝、碳化硅、羟基磷灰石、纳米纤维素、凹凸棒、芳纶树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚环氧乙烷中的一种或多种。
[0009]一些实施例中，所述含极性官能团的聚合物包括聚丙烯酸、聚乙烯醇、羧甲基纤维素或其组合物。
[0010]一些实施例中，所述含极性官能团的聚合物加入量为纳米材料的1
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30wt％。
[0011]一些实施例中，所述分散介质中水的含量为90wt％以上。
[0012]根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种电池隔膜用涂层的制备方法，用于制备前述的电池隔膜用涂层，所述制备方法包括：
[0013]将纳米材料充分地分散在分散介质中形成分散液；
[0014]向所述分散液中加入含极性官能团的聚合物形成浆料；
[0015]向浆料中加入刻蚀剂或者水溶出剂形成待涂覆液；
[0016]通过涂覆方式，将所述待涂覆液涂覆于基膜上，烘干得到涂覆隔膜；
[0017]将所述涂覆隔膜进行辐射处理，所述涂覆隔膜中的刻蚀剂发生反应，生成气体，进而使得所述涂覆隔膜被刻蚀，形成具有粗糙表面的所述涂层；或者，将所述涂覆隔膜浸入水中，所述涂覆隔膜中的水溶出剂析出到水中，所述涂覆隔膜表面留下溶出后的坑洞，形成具有粗糙表面的所述涂层。
[0018]一些实施例中，所述刻蚀剂包括低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯或其组合物。
[0019]一些实施例中，所述低分子量聚乙烯分子量低于10000g/mol，所述低分子量聚丙烯分子量低于10000g/mol。
[0020]一些实施例中，所述辐射处理包括紫外辐射或等离子体辐射。
[0021]一些实施例中，所述紫外辐射的紫外光的波长范围为100
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300nm，功率为30
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100W/cm，照射时间为0.01
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5s。
[0022]一些实施例中，所述基膜为聚烯烃基膜，所述基膜的厚度为3
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30微米，烘干温度为40
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130℃，涂覆速度为10
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200m/min。
[0023]一些实施例中，所述水溶出剂为聚合物纳米颗粒，包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯或其组合物；所述聚合物纳米颗粒的直径为100
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500nm，用量为所述纳米材料的5
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20wt％。
[0024]一些实施例中，将所述涂覆隔膜浸入水中的时间为1
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5min。
[0025]一些实施例中，所述涂覆方式包括喷涂、浸涂、微凹辊涂、印刷涂、挤压涂覆、线棒涂中至少一种。
[0026]根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种电池隔膜，所述电池隔膜表面具有前面任一所述的电池隔膜用涂层，或者具有利用前面任一所述的制备方法制作而成的电池隔膜用涂层。
[0027]根据本专利技术的第五方面，本专利技术提供了一种电池，包括前面所述的电池隔膜。
[0028]本专利技术提供的电池隔膜用涂层及其制备方法、电池隔膜和电池中，通过涂层羟基官能团数量、表面孔径、表面粗糙度三者协同处理的，共同改善了电池隔膜浸润性，提高离子传输效率。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是一实施例中电池隔膜用涂层的制备方法的流程示意图；
[0031]图2是另一实施例中电池隔膜用涂层的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0032]下面将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。
[0033]专利技术人发现，在聚烯烃隔膜表面涂覆陶瓷材料，如氧化铝，勃姆石等，陶瓷材料对电解液具有优异的浸润性，进而可以改善涂覆隔膜的电解液浸润性。但陶瓷材料一般为微米或亚微米尺度，微米陶瓷颗粒间形成的孔径为微米级，与隔膜接触的面存在较大的空隙，而电解液沿着陶瓷表面进行传递，从而导致对微米级孔道的覆盖不足，进而导致微米级孔道中有未被电解液覆盖的区域，同样形成死区域，从而降低隔膜有效传输离子通道，降低离子运输速率。为了降低电解液注入导致的电池隔膜变形影响，本专利技术提出了一种具有亲电解液特性的电池隔膜用涂层。
[0034]下面以具体地实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0035]本专利技术具体实施例提供了一电池隔膜用涂层，涂层的浆料包括：分散介质、纳米材料、含极性官能团的聚合物；所述涂层的表面孔径为10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜用涂层，其特征在于，涂层的浆料包括：分散介质、纳米材料、含极性官能团的聚合物；所述涂层的表面孔径为10
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30nm，表面粗糙度为200
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500nm，所述涂层中羟基含量为100
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4000mg KOH/g。2.根据权利要求1所述的电池隔膜用涂层，其特征在于，所述分散介质、纳米材料形成分散液，以分散液质量为基准，所述纳米材料在所述分散液中的含量为0.1～30wt％。3.根据权利要求1所述的电池隔膜用涂层，其特征在于，所述纳米材料包括纳米颗粒、一维纳米材料，所述纳米颗粒的粒径小于150nm；所述一维纳米材料长径比≤50，长度≤1000nm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的电池隔膜用涂层，其特征在于，所述纳米材料包括氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、氮化铝、碳化硅、羟基磷灰石、纳米纤维素、凹凸棒、芳纶树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚环氧乙烷中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的电池隔膜用涂层，其特征在于，所述含极性官能团的聚合物包括聚丙烯酸、聚乙烯醇、羧甲基纤维素或其组合物。6.根据权利要求1所述的电池隔膜用涂层，其特征在于，所述含极性官能团的聚合物加入量为纳米材料的1
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30wt％。7.根据权利要求1所述的电池隔膜用涂层，其特征在于，所述分散介质中水的含量为90wt％以上。8.一种电池隔膜用涂层的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至7任一所述的电池隔膜用涂层，所述制备方法包括：将纳米材料分散在分散介质中形成分散液；向所述分散液中加入含极性官能团的聚合物形成浆料；向浆料中加入刻蚀剂或者水溶出剂形成待涂覆液；通过涂覆方式，将所述待涂覆液涂覆于基膜上，烘干得到涂覆隔膜；将所述涂覆隔膜进行辐射处理，所述涂覆隔膜中的刻蚀剂发生反应，生成气体，进而使得所述涂覆隔膜被刻蚀，形成具有粗糙表面的所述涂层；或者，将所述涂覆隔膜浸入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳杰，陈泽林，孙华，沈剑强，谭斌，
申请(专利权)人：深圳市星源材质科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：