[发明专利]多层包覆无机物颗粒及其制备方法、水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池

说明书

本发明公开了一种多层包覆无机物颗粒及其制备方法、其形成的水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池。多层包覆无机物颗粒分为三层，内层为无机阻燃颗粒，中层为具有粘性的有机物PVDF‑HFP，外层为聚乙烯醇有机物包覆。中层的PVDF‑HFP能提供较好的粘接性，防止极片与隔膜的错层，同时在高温时有良好的离子导电性。外层的聚乙烯醇具有良好的低温离子导电性及粘接性，弥补PVDF‑HFP低温下离子导电性的不足。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，特别是涉及一种多层包覆无机物颗粒及其制备方法、其形成的水系功能性涂覆浆料、锂电池隔膜和锂电池。

背景技术

随着电池能量密度需求越来越高，高镍、硅碳等新兴材料添加量越来越高，这些材料提供高容量的同时，在充放电的过程中有显著循环缩胀，导致电极-隔膜-电极组成的极组体系在蠕动中发生扭曲变形乃至形成缝隙，轻则影响电池的外形导致电池包鼓胀，重则导致负极表面析锂，电池出现內短、自放电、自然、爆炸等安全隐患；

目前的主流解决方案是，将隔膜进行表面改性，在使用陶瓷材料提高隔膜高温收缩性能的同时也使之具备粘接性，使得电极-隔膜-电极体系间形成粘接层，固化界面；常用的粘接材料有PVDF-HFP、PMMA、PAN等；使用的工艺路线有油系(聚合物溶解在有机溶剂中，将溶液进行涂布，对聚烯烃基膜进行表面改性)和水系(聚合物分散在水中，形成该聚合物的悬浮液，将悬浮液进行涂布，对聚烯烃基膜进行表面改性)两个的分类。而最常用的是聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物(PVDF-HFP)，是PVDF与HFP的共聚产物，与电解液有非常好的亲合性及吸附性，与电极中的粘结剂(业内通用的是均聚PVDF)有较好的亲和性。

但是，PVDF-HFP在电解液内容易出现溶胀的情况，锁住一部分电解液形成凝胶态，导致其受温度影响，温度较低时该物质的电导率较低，不利于电池在低温环境区域内的使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中PVDF-HFP在电解液内容易出现溶胀的技术缺陷，而提供一种多层包覆无机物颗粒。该多层包覆无机物颗粒分为三层，内层为无机阻燃颗粒，中层为具有粘性的有机物PVDF-HFP，外层为聚乙烯醇有机物包覆。中层的PVDF-HFP能提供较好的粘接性，能让隔膜牢牢的与极片粘接在一起，防止极片与隔膜的错层。而且PVDF-HFP在电解液中能吸附电解液溶胀，形成凝胶态物质，在高温时有良好的离子导电性。外层的聚乙烯醇具有良好的低温离子导电性及粘接性，因此作为外层包覆物质，弥补PVDF-HFP低温下离子导电性的不足，同时提供无机物与隔膜的粘接性，防止无机物在电解液中的脱落。

本发明的另一方面，是提供上述多层包覆无机物颗粒的制备方法，该制备方法通过物理包覆，步骤简单，无需其他处理即可用于后续水性浆料的使用与制备。

本发明的另一方面，是提供一种含多层包覆无机物颗粒的水系功能性涂覆浆料。

本发明的另一方面，是提供一种锂电池隔膜。

本发明的另一方面，是提供一种锂电池。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种多层包覆无机物颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在反应釜中加入无机阻燃颗粒，在温度为100-160℃，压强为2Mpa的反应环境下，加入PVDF-HFP得混合物，在此反应环境下保持4-8h得熔融混合物；所述无机阻燃颗粒和PVDF-HFP的质量比为(1-3)：1；

步骤2：将步骤1所得熔融混合物通过喷雾干燥得到PVDF-HFP包覆无机颗粒；步骤3：将所得PVDF-HFP包覆无机颗粒与聚乙烯醇混合，PVDF-HFP包覆无机颗粒与聚乙烯醇的质量比为(1-3)：(1-2)，通过研磨将聚乙烯醇嵌入PVDF-HFP包覆无机颗粒的表面PVDF-HFP层，得到多层包覆无机物颗粒。