[发明专利]PVDF共聚物陶瓷涂覆隔膜的制备方法

说明书

本发明提供一种PVDF共聚物陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：1)陶瓷浆料制备；2)PVDF共聚物胶液制备；3)PVDF共聚物和陶瓷混合浆料制备；4)涂布。本发明有益效果为：降低隔膜的热收缩性，提高电芯安全性和电池的热稳定性；机械强度较高，降低PVDF结晶度，提高了隔膜的吸液率，且不易分散变形，保证电池隔膜长时间保持结构稳定及完整性，提高锂电池使用的安全性；增强隔膜与锂电池极片的粘结性；增强锂电池隔膜的吸液量，提高锂离子传导能力，从而提高锂离子电池的倍率及循环性能。

技术领域

本发明涉及隔膜生产技术领域，特别涉及一种PVDF共聚物陶瓷涂覆隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其高能量密度和长循环寿命成为如今重要的新能源之一，但近年来，手机、汽车等电子/动力系统的燃烧或爆炸事故频繁不断，锂离子电池给我们带来便利的同时也伴随着危险的隐患。隔膜是锂离子电池的重要组件，隔膜的严重收缩或者熔化会导致电池正负极之间直接接触，造成电芯短路，生成的热量无法快速散去，导致电池热失控，从而引起电池的燃烧或爆炸。因此，为满足高功率电子设备或动力/储能设备的需求，提高隔膜的热稳定性成为了锂电池主要发展方向。

陶瓷涂覆隔膜因其较高的耐热性能致使有效提高聚烯烃微孔膜的热稳定性，目前市场主要使用陶瓷涂布于聚烯烃微孔膜来实现，并且有很多报导已实现对陶瓷进行改性来改善隔膜的热稳定性。申请号为CN201610068433.X的一种锂离子电池陶瓷隔膜浆料，公开了以陶瓷纳米粒子与晶须(氧化铝、勃姆石)为填充材料的复合涂层，该涂层能有效降低锂电池隔膜的热收缩率，热收缩率最低能达到2.0％(MD)，但陶瓷颗粒与晶须比表面积大，容易发生团聚，与锂电池极片粘结不牢，而且陶瓷隔膜机械强度较低，易产生断裂、刺穿现象，引起锂电池短路。为了提高隔膜与极片之间的粘结度，申请号为CN201410445356.6的陶瓷和凝胶聚合物多层复合的锂电池隔膜及其制备方法，提供了一种陶瓷与PVDF叠加的复合涂层，该涂层进一步提高了隔膜的热稳定性，隔膜热收缩率最低能达到1.3％，复合涂层包括粘结层，提高了隔膜与锂电池之间的贴合度及隔膜的电解液保持能力(隔膜最大吸液量为14.6g/m²，100mm×100mm样品电解液中浸泡1h)，但面对如今动力/储能系统对电池的高输出、高容量的需求及3C锂电池快速充电性能的需求，迫使我们生产出更高稳定性、更高保液性的锂电池隔膜，最大限度减少隔膜热收缩，并增强锂离子的导电率。

发明内容

本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种PVDF共聚物陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其既能隔膜的热收缩性，提高电芯安全性和电池的热稳定性，又增强锂电池隔膜的吸液量，提高隔膜锂离子传导能力，从而提高锂离子电池的倍率及循环性能。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种PVDF共聚物陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)陶瓷浆料制备：将质量比为30-85％的去离子水、质量比为10-60％的陶瓷粉料和质量比为1-10％的粘结剂搅拌均匀后，再在球磨机内球磨1-3h，得到陶瓷浆料；其中，所述粘结剂为PVA、PVAC或PMMA中的一种或几种；

2)PVDF共聚物胶液制备：将质量比为50-80％的去离子水、质量比为10-40％的PVDF共聚物和质量比为1-10％的分散剂搅拌均匀后，超声研磨30-60min，得到PVDF共聚物胶液；其中，分散剂为PVP；

3)PVDF共聚物和陶瓷混合浆料制备：将去离子水和陶瓷粉料混合后在转速为1000r/min的条件下搅拌0.5-1.5h，继而加入PVDF共聚物在转速为1000r/min的条件下搅拌0.5-1h，最后加入润湿剂混合后研磨1-2h，得到PVDF共聚物和陶瓷混合浆料；其中，PVDF共聚物与陶瓷粉料的质量之比为10-60:100，润湿剂的质量比为2-5％；