[发明专利]一种涂覆型锂电池有机/无机复合隔膜的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于用于锂电池隔膜的高性能隔膜制备技术领域，具体涉及一种涂覆型锂电池有机/无机复合隔膜的制备方法。

背景技术

隔膜作为锂离子电池的重要组成部分受到研究者的广泛关注，锂离子电池的高性能化与隔膜的性质息息相关，特别是大倍率、快速充放电的锂电池中，隔膜的性能要求更为明显。鉴于隔离膜对实际电池的性能有着至关重要的影响，其必须具备良好的化学、电化学稳定性以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性，隔离膜材料与电极之间的界面相容性、隔离膜对电解质的保持性均对锂离子电池的充放电性能、循环性能等有较大影响。此外，随着动力汽车的快速发展，对锂离子动力电池的安全性，特别是耐热性提出了更高的要求，而影响锂离子动力电池安全性的关键因素之一就是隔膜的安全性。

以聚合物作为隔膜的原料可以很好的解决厚度、绝缘等基本性能要求，同时也能通过熔融闭孔提供一定的电池安全性，但由于常用聚合物电池膜材料是非亲水的聚烯烃材料，使得隔膜与电解液、极片间存在一定的贴合缺陷，这种缺陷易提高电池内阻，降低循环可靠性，衰减电池性能。为解决这一问题，通过涂覆的方法改善隔膜的表面的性能已被广泛报道。

从涂覆角度来看，常用的涂覆方法可分为油性涂覆和水溶性涂覆两大类。主要区别在溶剂和粘结剂的选择上，油性涂覆选用有机溶剂作为涂覆粘结剂的溶剂，通过溶剂挥发使粘结层和涂覆掺杂物涂敷在隔膜表面，水溶性涂覆液以水作为溶剂，选用可水溶的聚合物作为粘结剂进行复合隔膜的制备。

油性涂覆层的粘结稳定性更好，制备方法相对简单，在有机溶剂的快速挥发过程中能形成大量的孔，所形成的涂覆层透气性明显改善，极大的避免了涂覆过程对原有基膜性能的影响，所选用的粘结剂多为含氟的聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等，所用的有机溶剂多为丙酮，N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺等，如专利CN103515563A, CN103199262A等均提及该方法制备涂覆的多层复合隔膜。

水性涂覆层相较油性涂覆层而言，由于溶剂选择了水，除了带来安全环保、无污染的环保优势以外，也大幅削减了成本，为企业生产带来成本优势，目前常用的粘结剂多为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、纤维素及其衍生物等，如专利CN103746085A，CN103236511A均提及采用以上的粘结剂制备涂层，改善电池隔膜的亲水性。

同时在涂覆层中多数专利均提及掺杂部分无机物如氧化铝、氧化锆、勃姆石等用以提高隔膜的安全性，如尺寸稳定性、耐热性等，如专利CN102569700A, CN103456908A；同时也提及掺杂部分有机粉末如聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺等，用于改善亲电解质的性能如专利CN103085296A，CN103515564A等。

但是，目前在涂覆型聚合物隔膜中，均主张采用合成聚合物作为粘结剂，难免存在残余物排放、余料堆砌、难以降解等缺陷，对环境保护和资源合理利用还是存在巨大的缺陷，由此进一步改善涂覆配方组成有着深远的意义。未来二次充电电池将广泛应用于大型移动电源、电动汽车、动力电池等领域，必将带来电池隔膜的大量使用，解决环保问题有着重要意义，采用绿色环保的方法制备电池隔膜必将成为今后的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种涂覆型锂电池有机/无机复合隔膜的制备方法。

本发明另一目的在于提供一种由上述有机/无机复合隔膜的制备方法获得的有机无机复合隔膜。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种涂覆型锂电池有机/无机复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）聚合物粉末预分散液的配置：

将聚合物粉末分散在水中，其中聚合物粉末与水的质量比为1:1~40，室温下在砂轮机中研磨5~15小时形成聚合物粉末预分散液；

（2）涂覆浆料的配置：

将聚合物粉末预分散液与粘结剂溶液混合，配制涂覆浆料；其中，聚合物粉末与粘结剂的质量比为5~40:1； 

（3） 有机/无机复合隔膜的制备：

将涂覆浆料涂覆在聚烯烃微孔隔膜表面，干燥，得到所述锂电池有机/无机复合隔膜。

上述步骤（1）中，所述的聚合物粉末是聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈中的一种或几种；所述的聚合物粉末的粒径是纳米级、亚微米级或/和微米级；聚合物粉末与水的质量比为1:20，分散时间为7~13小时；研磨后，聚合物分散液中聚合物粉末粒径控制在500~1500纳米。