聚烯烃隔膜用涂料、改性聚烯烃隔膜及其制备制造技术

本发明专利技术提供了一种聚烯烃隔膜用涂料、改性聚烯烃隔膜及其制备。所述的聚烯烃隔膜用涂料，其特征在于，其原料包括涂层树脂乳液和颗粒溶胶。所述的涂层树脂乳液由乳液聚合而成，其原料包括：丙烯酸丁酯10～20wt％，丙烯腈5～10wt％，全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯2～5wt％，聚四氟乙烯分散液2～5wt％，烷基酚聚氧乙烯醚0.1～0.2wt％，十二烷基硫酸钠0.1～0.2wt％和去离子水59.6～80.8wt％。采用本发明专利技术聚烯烃隔膜用涂料所制备的改性聚烯烃隔膜具有耐高温、耐溶剂以及耐高电压等优良性能，同时表面能较低，与极片贴合紧密，吸液性能较好，进而提升锂离子电池的安全性能与循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种聚烯烃隔膜用涂料、改性聚烯烃隔膜及其制备。所述的聚烯烃隔膜用涂料，其特征在于，其原料包括涂层树脂乳液和颗粒溶胶。所述的涂层树脂乳液由乳液聚合而成，其原料包括：丙烯酸丁酯10～20wt％，丙烯腈5～10wt％，全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯2～5wt％，聚四氟乙烯分散液2～5wt％，烷基酚聚氧乙烯醚0.1～0.2wt％，十二烷基硫酸钠0.1～0.2wt％和去离子水59.6～80.8wt％。采用本专利技术聚烯烃隔膜用涂料所制备的改性聚烯烃隔膜具有耐高温、耐溶剂以及耐高电压等优良性能，同时表面能较低，与极片贴合紧密，吸液性能较好，进而提升锂离子电池的安全性能与循环寿命。【专利说明】聚烯烃隔膜用涂料、改性聚烯烃隔膜及其制备
本专利技术涉及到聚烯烃隔膜用涂料和改性聚烯烃隔膜的制备方法，属于锂离子电池
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技术介绍
当前，锂离子电池用隔膜材料主要是PP和PE材质的聚烯烃隔膜，具有较好的孔径分布、机械性能、化学稳定性和高温闭孔性能，目前发展较为迅速。但由于聚烯烃大分子链的存在，使隔膜的表面具有较低的表面能，对电解液的亲和性较差。针对这一缺点，可以通过在PP、PE隔膜的表面接枝亲水性单体或涂布高吸液性树脂等改性方法，改善隔膜润湿性能，提高隔膜的吸液性能和保液性能，从而提高锂离子电池循环寿命。国外研 究通过辐射接枝技术在Celgard单层PP隔膜表面接枝二甲基丙烯酸二乙醇酯和极性丙烯酸单体，以及在PE隔膜表面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯等基团，均可提高锂离子电池的循环性能。现已公布的CN101434708B以水性聚合物改性微孔聚烯烃隔膜的方法如下:首先合成聚合物胶体乳液，向乳液中加入无机填料、有机填料和增塑剂，搅拌形成涂料；然后使用等离子体技术或高能辐照等方式对聚烯烃隔膜表面处理；最后将涂料涂布在隔膜表面，烘干后形成改性。采用聚烯烃隔膜表面接枝等处理方式固然能够降低隔膜表面能，但工艺复杂，生产效率低。采用含无机填料的高固分涂料较难完全铺展在聚烯烃隔膜表面，容易形成涂层缺陷，影响电池充放电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种聚烯烃隔膜用涂料、使用该聚烯烃隔膜用涂料的改性聚烯烃隔膜及其制备方法，以提高聚烯烃隔膜耐温性能、吸液性能等技术指标，进而提升锂离子电池的安全性能与循环寿命。为了达到以上目的，本专利技术提供了一种聚烯烃隔膜用涂料，其特征在于，其原料包括涂层树脂乳液和颗粒溶胶。本专利技术还提供了上述聚烯烃隔膜用涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤为:将涂层树脂乳液和颗粒溶胶混合搅拌，得到聚烯烃隔膜用涂料。优选地，所述的聚烯烃隔膜用涂料中涂层树脂乳液的重量分数为90~95%，颗粒溶胶的重量分数为5~10%。优选地，所述的混合搅拌的时间为2h。优选地，所述的颗粒溶胶为二氧化硅溶胶或二氧化锆溶胶。更优选地，所述的二氧化硅溶胶中二氧化硅的重量分数为20~30%，粒径为10~50nm，所述的二氧化锆溶胶中二氧化锆的重量分数为20~30%，粒径为10~50nm。优选地，所述的涂层树脂乳液由乳液聚合而成，其原料包括:丙烯酸丁酯10~20wt %,丙烯腈5~IOwt %,全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯2~5wt 聚四氟乙烯分散液2~5wt%,烷基酹聚氧乙烯醚0.1~0.2wt%,十二烷基硫酸钠0.1~0.2wt%和去离子水59.6 ~80.8wt %。更优选地，所述的乳液聚合方法为:将烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按重量百分比复配成乳化剂，在安装有搅拌器、温度计、冷凝管和气体导入管的四口反应器中，在氮气保护和搅拌条件下，按重量百分比依次加入去离子水、乳化剂、丙烯酸丁酯、丙烯腈、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯和聚四氟乙烯分散液，水浴加热至80°C，然后加入引发剂开始聚合，80°C恒温反应2h，当反应结束时，使用氨水调节pH值至7~8，冷却后出料。更优选地，所述的全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中氟元素的重量分数为60% ;所述的聚四氟乙烯分散液的固含量为20%。更优选地，所述的引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)或过硫酸钾(KPS)，引发剂重量为涂层树脂乳液重量的0.2~0.5%。本专利技术还提供了一种改性聚烯烃隔膜，其特征在于，包括聚烯烃隔膜，其中，所述的聚烯烃隔膜的两面均涂有上述的聚烯烃隔膜用涂料。本专利技术还提供了上述的改性聚烯烃隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为:将上述的聚烯烃隔膜用涂料均匀涂布于聚烯烃隔膜的两面，80°C下烘干后形成改性聚烯烃隔膜。优选地，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯微孔膜或者聚丙烯微孔膜，隔膜厚度为15~30 μ m,孔隙率为40~60 %。优选地，所述改性聚烯烃隔膜的厚度为20~35 μ m,孔隙率为35~55%。优选地，所述的聚烯烃隔膜的两面所涂布的聚烯烃隔膜用涂料的厚度相同，总涂布厚度为5 μ m。`本专利技术所述的聚烯烃隔膜用涂料的主要组成物为涂层树脂乳液和颗粒溶胶。涂层树脂乳液由单体共聚形成氟改性丙烯酸树脂乳液，充分体现各单体的优良特性，其中引入丙烯酸丁酯基团可提高涂层与聚烯烃隔膜的胶黏性能，引入丙烯腈基团可提高聚烯烃隔膜的耐高温性能和耐氧化性能，而全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯和聚四氟乙烯中均含有大量氟元素，一方面提高聚烯烃隔膜的耐电解质和耐高电压性能，另一方面可降低涂料表面张力，有利于涂布。颗粒溶胶选用纳米级二氧化硅或二氧化锆的分散液，二氧化硅和二氧化锆为无机金属氧化物，可进一步提高聚烯烃隔膜的耐温性能和吸液性能，且涂料制备过程中，颗粒溶胶比纳米颗粒更容易分散，可制备出分散均匀的涂料。与现用技术相比，本专利技术的优点为:一、采用本专利技术聚烯烃隔膜用涂料所制备的改性聚烯烃隔膜具有耐高温、耐溶剂以及耐高电压等优良性能，同时表面能较低，与极片贴合紧密，吸液性能较好，进而提升锂离子电池的安全性能与循环寿命。二、采用本专利技术聚烯烃隔膜用涂料所制备的改性聚烯烃隔膜的倍率放电性能、循环性能、容量保持率和安全性能均有所提高。三、采用本专利技术聚烯烃隔膜用涂料所制备的改性聚烯烃隔膜的孔隙率高，孔径小，具有较高的离子穿透性、较低电阻，也具有优良的机械性能。【具体实施方式】为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。实施例中全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯的型号为Zonyr? TM，平均分子量为534，氟元素重量分数为60%，由西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司提供。聚四氟乙烯分散液的型号为JF-4DC-X，固含量为20%，由浙江巨圣氟化学有限公司提供。实施例1一、涂层树脂乳液的制备:1.配方 Il徽重量醫 丙燦酸丁酸20 ’丙烯腈10’ 全籤炼基乙基甲基丙烯酸*'5 聚四氟乙烯分散液 ’5 烷基酚聚氧乙烯_0.2:, 十二烷基硫酸袖'‘0.2.去离子水 ''59.62.制备步骤: 将烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按上述配方中的重量份数复配成乳化剂；在安装有搅拌器、温度计、冷凝管和气体导入管的四口反应器中，在氮气保护和搅拌条件下，按上述配方中的重量份数依次加入去离子水、乳化剂、丙烯酸丁酯、丙烯腈、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯和聚四氟乙烯分散液，水浴加热至80°C，然后加入引发剂过氧化苯甲酰开始聚合，引发剂重量为涂层树脂乳液重量的0.2%，80°C恒温反应2h，当反应结束时，使用氨水调节pH至7，冷却后出料。二、聚烯烃隔膜用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃隔膜用涂料，其特征在于，其原料包括涂层树脂乳液和颗粒溶胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺磊，周锦华，张明光，吴立群，
申请(专利权)人：中国海诚工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：