[发明专利]锂电池基膜涂布用浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了锂电池基膜涂用浆料及其制备方法，其中，锂电池基膜涂布用浆料包含：30‑50重量％纳米陶瓷；0.1‑3重量％的PVA；0.05‑2重量％的纳米纤维素；0.01‑0.1重量％的抗菌剂；以及余量的水。采用本发明提出的锂电池基膜涂布用浆料可以显著提高锂电池基膜的热稳定性、亲液性和循环稳定性。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体而言，涉及锂电池基膜涂布用浆料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池隔膜材料是锂离子电池四大关键材料之一，其性能的优劣直接影响锂电池内阻、放电容量、循环使用寿命和电池安全性能的好坏，隔膜越薄、孔隙率越高，电池的内阻越小，高倍率放电性能就越好。目前商用锂电池基膜材料主要是聚烯烃隔膜，包括聚乙烯(PE)单层膜、聚丙烯(PP)单层膜，以及PP/PE/PP三层复合膜等三类。然而，聚烯烃应用在锂电池基膜材料中表现出闭孔温度高、高温尺寸稳定差、亲液性不足等难点，制约着高性能锂电池的发展。常用的表面涂覆，通过利用陶瓷、芳纶等形成复合隔膜材料在一定程度上改善了聚烯烃隔膜材料的高温尺寸稳定性和电池的循环性能，但是陶瓷或芳纶等简单地涂覆并没有改善其聚烯烃隔膜的相互作用力，容易产生“掉粉”现象，如果使用有机溶剂，对环境造成污染，不符合锂电池可清洁、绿色环保的发展战略。

纤维素作为地球上分布广泛、来源丰富的可再生绿色资源，每年生长高达数亿吨，超过了现有石油总储量。纤维素是植物细胞壁多层级结构中的主要组分，经组分分离和精制加工得到的纳米纤维素(MFC、CNF、NCC)，由于具有独特的一维结构和力学特性，比表面积大，热稳定性好，抗张强度高，比重只有钢铁的五分之一，但与钢铁具有同等的弯曲强度，拉伸强度是钢铁的5-8倍，热变性与石英玻璃相当，成为未来诸多传统行业升级和新兴行业领域中的理想材料，可以代替石油基聚合物用于透明薄膜、柔性显示、涂料、柔性储能、造纸增强、组织工程和防护衣等领域中。

有统计显示，锂离子电池全球市场年均复合增长率高达32％，到2020年全球锂电池市场规模将达到360亿美元，为了制备更高安全性、高能量密度、快速充放电、长循环寿命和低成本高性能的锂离子电池，尺寸更薄、强度更高、热稳定性更高和更加均一且具有更好吸液和包液性能、成本更低的环保、高性能锂电池基膜材料的研究仍有待进一步发展。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出锂电池基膜涂布用浆料及其制备方法，本发明提出的锂电池基膜涂布用浆料可以显著提高锂电池基膜的热稳定性、亲液性和循环稳定性，并且该锂电池基膜涂布用浆料配方简单，无挥发性成分，相比目前现有的含有挥发性粘结剂成分的浆料显著降低了成本，而且环保性更高，应用前景更大。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种锂电池基膜涂布用浆料，包含：

30-50重量％纳米陶瓷；

0.1-3重量％的PVA；

0.05-2重量％的纳米纤维素；

0.01-0.1重量％的抗菌剂；以及

余量的水。

本发明上述实施例的锂电池基膜涂布用浆料以纳米陶瓷、PVA和纳米纤维素以为原料，其中，纳米纤维素作为增稠剂，PVA作为纳米纤维素的分散剂和纳米陶瓷的粘结剂。本发明提出的锂电池基膜涂布用浆料配方简单，原料成本低、无毒无挥发性成分，并且具有较高的热稳定性，采用该浆料可以显著提高锂电池基膜的热稳定性、亲液性和循环稳定性，有效解决锂电池基膜材料中表现出的闭孔温度高、高温尺寸稳定性差、亲液性不足、以及锂电池基膜内阻较大和易“掉粉”等问题，实现锂电池的清洁、绿色发展。另外，本发明的锂电池基膜涂布用浆料中较现有的浆料减少了胶水成分，以避免产生大量的挥发性气体，并且同样具有良好粘结效果，进而本发明的锂电池基膜涂布用浆料更加绿色环保。

另外，本发明上述实施例的锂电池基膜涂布用浆料还可以具有如下附加的技术特征：