[发明专利]一种锂电池隔膜用涂料组合物及其制备方法

说明书

本申请公开了一种锂电池隔膜用涂料组合物及其制备方法。本发明的所述锂电池隔膜用涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括有机粒子、分散于所述有机粒子内部的第一无机粒子和包覆于所述有机粒子表面的第二无机粒子。本发明的所述涂料组合物在锂电池隔膜的至少一侧形成涂层，其中包覆于所述有机粒子表面的第二无机粒子为刚性粒子，从而使有机粒子间保持一定的距离，以防止所述有机粒子因过度溶胀后导致基膜上导通锂离子的通道被堵塞，从而保证锂电池具有良好的循环性能。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种锂电池隔膜用涂料组合物及其制备方法。

背景技术

随着电动汽车的不断发展，锂电池的性能必须进一步提升才能满足电动汽车的要求，隔膜作为正负极之间的阻隔物，防止正极与负极之间的短路，对锂电池的性能起到至关重要的作用，其性能直接影响到电池的容量和循环。

传统的锂电池隔膜多使用聚烯烃类聚合物，聚烯烃隔膜本身具有疏水性，而锂电池电解液中往往含有高成分的极性溶剂，因此聚烯烃隔膜对电解液浸润性和保液性较弱。改善锂电池隔膜的浸润性的方法主要是在隔膜表面涂覆惰性高分子聚合物(主要为聚偏氟乙烯PVDF和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)来提高其对电解液的浸润性。中国专利申请CN105119000A公开了一种锂离子电池用的水性PVDF浆料及其制备使用方法，该浆料通过将PVDF、分散剂和润湿剂加入水中，搅拌即可得。上述浆料的分散效果好，环境污染小以及对电池的循环寿命和倍率性能有很大的提高。而中国专利申请CN 108878738A则公开了一种新型高安全聚烯烃隔膜的制备方法，该方法将PMMA等高分子聚合物与粘接剂分散于去离子水中，从而制备得到涂覆浆料。上述方法在提升锂电池隔膜的综合性能，改善锂电池电化学性能方面起到显著作用。

由于涂覆在聚烯烃隔膜表面的高分子聚合物主要是通过非晶区的溶胀吸收电解液和传递电解液中的锂离子，因此降低高分子聚合物中的结晶度可以有效地提高隔膜对电解液的保液性，有助于锂离子的快速传递。但是高分子聚合物在吸收过量的电解液后会发生溶胀，高分子聚合物微球体积会膨胀，微球与微球之间相互堆积，导致聚烯烃基膜上用来导通锂离子的纳米孔径被堵塞，使得隔膜阻抗变高，不利于锂电池的电化学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种锂电池隔膜用涂料组合物，当使用本发明的涂料组合物在锂电池隔膜的至少一侧形成涂层时，可在提高锂电池隔膜对电解液的吸液率的同时，并解决了由于聚合物涂层过度溶胀而导致所述基膜上导通锂离子的通道被堵塞的问题。

为此，本发明的第一方面，提供一种锂电池隔膜用涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括有机粒子、分散于所述有机粒子内部的第一无机粒子和包覆于所述有机粒子表面的第二无机粒子。

根据本发明的一种实施方式，所述第一无机粒子、有机粒子和所述第二无机粒子的质量比例可为1～3:1:0.1～0.3。

根据本发明，所述第二无机粒子可选自氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化锆中的任意一种。

所述第二无机粒子的平均粒径可为30～60nm，优选为30～45nm。

根据本发明，所述第二无机粒子包覆于所述有机粒子的表面。由于所述第二无机粒子为刚性颗粒，使得即使发生溶胀也可使有机粒子之间保持一定的距离，防止了有机粒子溶胀后导致隔膜上导通锂离子的通道被堵塞，从而具有由本发明的涂料组合物形成的涂层的隔膜在使用中保持有良好的锂离子的传导效率。

根据本发明的一种实施方式，所述有机粒子可为烯烃类聚合物，所述烯烃类聚合物的侧链具有选自磺酸基团、羧酸基团、磺酸锂基团和羧酸锂基团中的至少一种基团。