[发明专利]一种高安全性水性PVDF隔膜浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高安全性水性PVDF隔膜浆料及其制备方法，配方包括水性PVDF乳液、聚丙烯酸脂、聚改性醚以及去离子水，制备方法首先将聚丙烯酸脂和1/2去离子水搅拌，然后与水性PVDF乳液和1/2去离子水搅拌液混合，再加入聚改性醚搅拌，最后经除铁过滤器“除铁过滤”即完成制作，本发明的水性PVDF隔膜浆料具有低粘度特性，涂覆后的PVDF颗粒排布整齐紧密，可与锂离子电池中电解质结合为稳定的凝胶质导电聚合物，使电池内部形成一个较为稳定的环境，能显著提高锂离子电池的安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜领域，具体地说是一种高安全性水性PVDF(聚偏氟乙烯)隔膜浆料及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂离子电池中的重要组成部分，其作用在于隔离正负极，防止正负极短路，同时具有离子导通作用，使电化学反应顺利进行。隔膜的性能对电池的循环性能、倍率性能及安全性能有重要影响，主要技术指标有孔隙率、吸液性能、热稳定性、力学性能等。近年来，隔膜制备技术受到广泛的关注。

隔膜的制备方法主要有湿法和干法，其主要材料为聚乙烯或聚乙烯/聚丙烯，但这些材质的隔膜孔隙率较低，熔点较低，机械强度差，吸液率较低，安全性能差。为提高隔膜的性能，基体材料中掺杂填料、表面涂覆等隔膜的改性处理方法也有相关报道。当前以凝胶态聚合物电解质为隔膜的研究较多，PVDF(聚偏氟乙烯)涂层隔膜成为研究热点。PVDF作为离子电导率高的电解质的研究，始于20世纪80年代初期。PVDF等氟系聚合物因为具有好的机械强度、化学稳定性、电化学稳定性、热稳定性和对电解液良好的亲和性，受到人们的极大关注。

涂胶隔膜用于锂电池生产，相比与其他类型的隔膜，在锂电池热压工序后，涂胶隔膜的PVDF涂层会与电极中的粘结剂发生热融合，显著提高电池的机械强度，防止在电池循环的过程中发生变形，从而可以显著的提高循环性能和安全性能；PVDF的物理性能决定了其具有良好的耐化学腐蚀能力；同时，PVDF涂层会吸收电解液发生膨胀，使其成为凝胶态，游离态电解液减少，也进一步提高电池的安全性。同时，PVDF在陶瓷涂层颗粒内展现出卓越的内聚力，并能安全粘结陶瓷颗粒和隔膜基板。这对生产高效、持久的高性能电池至关重要。此外他还具有良好的电极层压性能，有助于隔膜的内部电阻最小化，并展现出优异的孔隙形成能力，提高锂电池的循环性能，由此，非常适用于锂电子电池中具有高离子导电率的隔膜而得到广泛应用。

然而，现有PVDF涂覆锂离子电池隔膜一般都是以丙酮等油性物质作溶剂的传统工艺，很不安全，当产品受到异常震动或撞击如在搬运或运输过程中，可能会因为摔落而导致电池内部隔膜等组成部分受到损坏，发生起火爆炸等危险情况。由此，研制一种高安全性的PVDF隔膜浆料新产品显得非常迫切。

发明内容

针对上述技术问题，本发明通过大量试验，筛选出一种水性的PVDF乳液原料，并探索出与之相匹配的水性粘合剂和表面活性剂配方以及制备方法和工艺流程，旨在提供一种高安全性水性PVDF隔膜浆料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种高安全性水性PVDF隔膜浆料，包括下列重量分配比的原料：水性PVDF乳液42-54％、聚丙烯酸脂(水性粘合剂)5.75-7.5％、聚改性醚(表面活性剂)0.5-0.6％，余量为去离子水。

上述高安全性水性PVDF隔膜浆料的制备方法及工艺流程：

a、量取配方中相应的聚丙烯酸脂和1/2配比重量的去离子水投入锂电专用不锈钢罐中，并进行搅拌30-60min，形成混合液①；

b、量取配方中相应配比重量的水性PVDF乳液和1/2配比重量的去离子水投入另一个锂电专用不锈钢罐中，并进行搅拌10-15min，形成混合液②；

c、将搅拌完成的混合液①在搅拌过程中缓慢匀速的加入混合液②中，继续进行搅拌10-20min；

d、加入相应配比重量的聚改性醚，进行充分搅拌融合50-70min；