[发明专利]一种PVDF涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PVDF涂覆的锂离子电池隔膜，采用了高分子分散剂、高分子乳化剂和溶媒，根据三者的协同配合作用，制备一款具有分散均匀一致，在制造、运输和使用过程中稳定性佳的水性PVDF浆料，将该水性PVDF浆料涂覆在隔膜后形成的水性PVDF涂层剥离强度高；将PVDF涂覆的锂离子电池隔膜制成电池后，热压化成条件温和以及与极片粘接力优良，保证了软包电池良好的电池硬度和长效循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种PVDF涂覆的锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

目前市售锂电池隔膜用的水性PVDF浆料、普遍存在如下问题：一是浆料不均匀导致在隔膜表面涂覆不均匀；二是浆料涂覆在隔膜表面，干燥后涂层附着力不良；三是含有PVDF涂层的隔膜制作成电芯，热压化成后电池发软，拆解电池发现PVDF涂层与极片粘接不良，从而导致软包电池成品率低，电池性能不佳等诸多问题。

现有的水性PVDF浆料，大多是通过添加水性助剂，比如润湿剂，分散剂，消泡剂、增稠剂和乳化剂等，将疏水的PVDF粉末通过强力机械搅拌工艺分散在水中，有些产品还可以添加功能粉体和填料，制成混合浆料，但这样的产品往往存在如下问题：一是助剂的种类和添加量比较大，这些助剂在电池电解液中存在溶解迁移的问题，导致电池循环寿命短；二是由于PVDF的憎水特性，需要添加两亲助剂进行乳化分散PVDF至水中，刚配制的浆料PVDF的悬浮分散性能较好，但存在产品保质期短，浆料在运输中存在沉降问题；在生产使用时，由于搅拌和高速涂布等机械外力容易导致浆料稳定性破坏，表现为破乳、团聚返粗、颗粒沉降等一系列问题；三是上述工艺制作的PVDF浆料，由于PVDF颗粒的完整性好，晶体结构没有破坏，故PVDF在热压化成时(条件：电解液浸润，一定的温度和压力)，很难破坏其晶体结构，故表现出溶胀不佳，粘接不良等问题，严重影响电池应用效果。故目前市场迫切的需要一款具有稳定性佳、分散均匀一致的水性PVDF浆料，涂覆在隔膜后剥离强度高；制成电池后，热压化成条件温和，粘接力优良的产品，以保证软包电池良好的电池硬度和长效循环寿命。

中国专利CN201510452494公布了一种一种锂离子电池用的水性PVDF浆料及其制备、使用方法，其技术要点是，按总质量100％计算，各个组分的质量百分比为：PVDF粉料0.05％-20％、分散剂0.1％-10％、润湿剂0.2％-5％，余量为水。该方法制备的水性PVDF浆料为目前市售的传统工艺制备的产品，如前所述，存在诸多问题，比如浆料稳定性不佳、涂层粘接力不良，与极片粘结不佳等问题，难以满足中高端软包电池需要的电池硬度和长效循环寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于一种PVDF涂覆的锂离子电池隔膜，在基材上涂覆有水性PVDF浆料，该水性PVDF浆料稳定性佳、分散均匀一致，涂覆在隔膜后剥离强度高；制成电池后，热压化成条件温和，粘接力优良的产品，以保证软包电池良好的电池硬度和长效循环寿命。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种PVDF涂覆的锂离子电池隔膜，基材的单侧或双侧涂覆有水性PVDF浆料，水性PVDF浆料由下述重量百分比的组分组成：1～40wt％的PVDF基料，其余为去离子水；其中，PVDF基料由以下重量百分比的原料组成：高分子乳化剂0.1～5％、高分子分散剂0.5～10％和溶媒1～10％，其余为PVDF树脂粉末；所述高分子乳化剂的重均分子量5万＜M_w＜20万，高分子乳化剂的HLB值为3～18；所述高分子分散剂的重均分子量10万＜M_w＜50万；溶媒可溶于水。