[发明专利]一种复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合隔膜及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、配制陶瓷浆料和PVDF树脂浆料，所述陶瓷浆料和PVDF树脂浆料中均含有阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂；S2、将上述陶瓷浆料和PVDF树脂浆料混合，得到混合浆料，所述混合浆料中同时包含阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂；S3、将上述混合浆料通过微凹涂布装置涂覆于基膜上，形成基膜‑陶瓷层‑PVDF层的复合隔膜；其中，所述微凹涂布装置包括电极片，电极片与微凹辊之间有电压。本发明提供的方法采用一次涂覆得到具有两个涂覆层的产品，不仅工艺简单，生产效率高，而且能减少能耗，降低成本，制备的产品同时具备良好的耐热性能和极片粘接性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池用复合隔膜及其制备方法。

背景技术

随着技术的发展和国家政策的促进，新能源汽车行业得到了快速的发展。新能源汽车用的锂离子电池，普遍采用湿法锂电池隔膜进行叠片或者卷绕成型。现阶段的湿法锂电池隔膜存在两个问题：一是耐热性能较差，其原材料聚乙烯(PE)的熔点低，导致高温环境下隔膜的热收缩明显；二是隔膜产品与锂电池正负极极片的粘接力弱，锂电池充放电时正负极材料会随着膨胀收缩，将导致隔膜的变形和位移。

为了解决这两个问题，锂电池隔膜行业内通用的方法是，在湿法隔膜表面涂覆一层或者多层功能层。比如，涂覆一层陶瓷颗粒后，可以明显提高湿法PE隔膜的耐高温性能；涂覆一层聚偏氟乙烯(PVDF)树脂颗粒后，可以提高隔膜与正负极极片的粘接性能。想要同时解决这两个问题的话，需要同时涂覆陶瓷颗粒和聚偏氟乙烯颗粒，这将导致隔膜产品出现厚度增加明显、透气性能变差、工艺复杂等许多问题。

专利CN201410445356.6公开了一种陶瓷和凝胶聚合物多层复合的锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1：配制水性PVDF浆料和水性陶瓷浆料；步骤2：聚丙烯隔膜和聚乙烯隔膜复合，将一层聚丙烯隔膜和一层聚乙烯隔膜在50-100℃下热复合，得到PP/PE复合隔膜；步骤3：涂布，以步骤2中得到PP/PE复合隔膜作为涂布基材，将步骤1中制备水性浆料涂布在基材的PE面上，先涂布水性陶瓷浆料形成陶瓷层后再涂布水性PVDF浆料形成凝胶聚合物层，涂布速率为5-100m/min，经过30-100℃烘箱烘干，得到最终四层复合隔膜。本发明还公开了依此方法所制备的隔膜。本发明提供的隔膜具有热安全性高和保持电解液的能力强的优点。

但是，该方法需要先涂陶瓷涂层，再涂PVDF涂层，工艺复杂，效率较低。并且，经过两次涂布后，产品的厚度增加明显，降低了锂电池的容量。此外，由于PVDF颗粒粒径远低于陶瓷颗粒粒径，小颗粒堆积效应明显，涂覆制备的PVDF涂层非常容易造成隔膜透气性能下降。

专利CN201710042281.0公开了一种水性PVDF及其陶瓷混合涂覆隔膜的制备方法。该方法首先制备了水性PVDF浆料，然后加入水性陶瓷颗粒并均匀混合，然后将浆料经过砂磨后，涂布在隔膜的表面，经干燥后得到了PVDF和陶瓷的混合涂覆隔膜产品。该方法能够提高隔膜在电解液中的溶胀率，提高锂电池的电导率，降低锂电池的内阻，同时提高锂电池的倍率放电性能和循环性能。

但是，在该方法中，由于PVDF颗粒的粒径小于陶瓷颗粒的粒径，两种颗粒混合涂布后，会形成大小颗粒的堆积效应，导致产品的透气性能下降。并且，由于两种颗粒的堆积覆盖，如果混合浆料中PVDF比例低，涂层与极片的粘接力低；如果PVDF比例高，产品的耐热性能较差。

以上两篇专利为代表的一系列现有技术，为了同时提高隔膜产品的耐热性能和极片粘接性能，分别采用了陶瓷/PVDF二次涂布和陶瓷/PVD混涂等方式，制备得到的复合隔膜容易出现厚度增加明显、产品透气性能变差、涂布工艺复杂和效率低下等许多问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种一次涂覆制备复合隔膜方法，以及由该方法得到的复合隔膜。

一方面，本发明提供一种复合隔膜的制备方法，具体包括以下步骤：