[发明专利]多层共挤涂覆制备锂电池复合隔膜的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜，尤其是涉及一种能在多层涂覆过程提高涂覆效率、减少原料浪费的多层共挤涂覆制备锂电池复合隔膜的方法及装置。

背景技术

作为锂电池四大材料之一的隔膜，尽管并不参与电池中的电化学反应，但却是锂电池中关键的内层组件。电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系，隔膜性能的改善对提高锂电池的综合性能起着重要作用。在锂电池中，隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，但同时还要允许锂离子的传导。而在过度充电或者温度升高时，隔膜还要有高温自闭性能，以阻隔电流传导防止爆炸。不仅如此，锂电池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物相容性好、无毒等特点。在聚烯烃隔膜上涂覆功能层是现阶段改善和提高其性能一种最直接最有效的方法。涂层可以是单层也可以是多层，但是现在主要的涂覆工艺一次只能涂覆一层，多种功能层涂覆隔膜要多次涂覆才能实现，而多次涂覆功能层的方法效率较低，浪费严重。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提供一种能在多层涂覆过程提高涂覆效率、减少原料浪费的多层共挤涂覆制备锂电池复合隔膜的方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种多层共挤涂覆制备锂电池复合隔膜的方法，包括如下步骤：

步骤1：配置水性PVDF浆料和水性陶瓷浆料；

步骤2：以聚烯烃隔膜作为涂布基材，将步骤1中制备水性浆料一次性涂布在基材上，在基材表面依次涂布水性陶瓷涂层、水性PVDF涂层，涂布速率为5～100m/min，经过30～100℃烘箱烘干，得到最终聚烯烃层/陶瓷层/PVDF层三层复合隔膜。

作为一种优选方式，所述步骤1中水性PVDF浆料配制方法为：

以去离子水作为溶剂，把水溶性胶黏剂、表面活性剂、分散剂、增稠剂在常温加入去离子水中搅拌溶解，配成溶液；再加入聚合物粉末粒子，搅拌均匀，配成水性浆料；浆料中含0.1％～2％的水溶性高分子增稠剂，0.01％～2％的水性分散剂，0.01％～1％的表面活性剂，0.1％～5％的水性胶黏剂，5％～25％的聚合物粉末粒子，67％～83％的去离子水，上述都为质量分数。

作为一种优选方式，所述步骤1中水性陶瓷浆料配制方法为：

以去离子水作为溶剂，把水溶性胶黏剂、增稠剂在常温下加入去离子水中搅拌溶解，配成溶液；然后在上述溶液中依次加入表面活性剂、水性分散剂和陶瓷粉末，搅拌均匀，配成水性浆料；浆料中含0.1％～2％的增稠剂，0.01％～2％的水性分散剂，0.01％～1％的表面活性剂，0.1％～5％的水性胶黏剂，5％～25％的陶瓷粉末粒子，67％～83％的去离子水，上述都为质量分数。

作为一种优选方式，所述聚合物粉末粒子为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯晴、芳纶树脂中的一种或者多种；聚所述聚合物粉末粒子的粒径范围为0.01μm-10μm。

作为一种优选方式，所述陶瓷粉末粒子为SiO₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、ZnO、SnO₂、ZrO₂中的任意一种或者多种；粒径范围为0.01μm～10μm。

本发明还公开了一种用于多层共挤涂覆锂电池复合隔膜的装置，包括传动基材移动的涂覆辊，所述涂覆辊的一侧设置有一双模涂头，所述双模涂头的二出料口都指向由涂覆辊传动移动的基材表面，所述双模涂头内设置分别与二出料口连通的供料通道，所述供料通道分别由一隔膜泵连通一浆料罐，二所述浆料罐内分别容置有如权利要求1所述的水性PVDF浆料或水性陶瓷浆料。

作为一种优选方式，所述双模涂头包括上模块、下模块和中间楔形块，所述上模块和中间楔形块之间以及下模块和中间楔形块之间分别形成供料通道，所述上模块和中间楔形块之间以及下模块和中间楔形块之间分别形成二指向基材表面的出料口。

作为一种优选方式，所述隔膜泵为无脉冲隔膜泵。

作为一种优选方式，所述供料通道内的压力范围为0.5～10.0bar。

作为一种优选方式，所述基材与出料口的下方设置有一真空腔。