[发明专利]含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物薄膜及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种含偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物薄膜及其制备方法和应用，其中，该薄膜利用含偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物的组合物通过熔融挤出法按照预设的工艺进行制备，其中，该组合物按重量百分比计，包括：70～100％偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物，0～20％陶瓷颗粒，0～10％功能树脂和0～5％加工助剂；本发明提供的含偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物薄膜可以用于锂离子二次电池、超级电容器领域等电化学装置中。

技术领域

本发明涉及高分子薄膜技术领域，尤其涉及一种含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物薄膜及其制备方法、应用。

背景技术

在含氟聚合物中，由于聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物具有较大的介电常数(ε＝8～10)、优良的耐热性、较好的力学性能、出色的耐电化学性能和极佳的粘附性，被广泛应用于电化学装置的隔膜、极片的粘结层或改性涂层中。由于PVDF结晶度较高，电解液无法进入结晶区，引入体积较大的六氟丙烯(HFP)共聚后可以降低其结晶度，这样既能使电解质薄膜具有优异的力学性能，又能够保证共聚物有良好的吸附电解质的能力，显示出优异的电化学性能。偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)薄膜用于电化学装置时，电解液进入PVDF-HFP的无定形区将其溶胀为凝胶相，这种溶胀现象不仅为载流子迁移提供通道，而且有效改善了聚烯烃类隔膜存在的电解液泄露问题。

在现有技术中，制备PVDF-HFP薄膜或涂层的方法主要为萃取法和相转移法。最早的，某公司通过首先制备含有大量增塑剂的PVDF-HFP膜，然后用大量低沸点溶剂将增塑剂萃取出来得到具有微孔结构的PVDF-HFP薄膜，将薄膜与极片层压后并注入电解液，获得聚合物锂离子电池。有相关技术人员将PVDF-HFP溶解在四氢呋喃、丙酮、水、乙醇组成的混合溶剂中进行搅拌，再经涂布、干燥等过程得到PVDF-HFP薄膜。还有将PVDF-HFP和PDMS(聚二甲基硅氧烷)共溶于N，N-二甲基乙酰胺等稀释剂中，加入分散剂得到分散体系，将分散体系涂布在玻璃平板上，并经萃取剂萃取、干燥等步骤得到PVDF-HFP/PDMS复合薄膜。

这些薄膜制备方法都涉及到配浆、匀浆、涂膜、萃取、干燥等多个加工步骤，且在配浆过程中需要使用溶剂和多种添加剂，对加工条件和环境影响评估都提出了很高的要求。

发明内容

有鉴于此，为了能够使含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物薄膜的制备工艺流程简单且产品性能均一，使得得到的PVDF-HFP薄膜具备优良的电化学性能，本发明提供了一种含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物薄膜及其制备方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物薄膜，该薄膜利用含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物的组合物通过熔融挤出法制备，其中，该组合物按重量百分比计，包括：70～100％偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物，0～20％陶瓷颗粒，0～10％功能树脂和0～5％加工助剂；所述含偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物薄膜的厚度为5～30μm。

根据本发明的实施例，其中，熔融挤出法包括挤出吹膜法或挤出流延延伸法；挤出吹膜法包括以下至少之一：单层吹膜法、多层共挤吹膜法、双泡法；挤出流延延伸法包括挤出流延-横向拉伸法。

根据本发明的实施例，其中，偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物的熔点T_m为110～185℃，熔体流动速率为0.5～9.0g/10min。

根据本发明的实施例，其中，陶瓷颗粒包括以下至少之一：氧化铝、二氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、勃姆石、磷酸钛铝锂，陶瓷颗粒的平均粒径为10～600nm。

根据本发明的实施例，其中，功能树脂包括以下至少之一：聚丙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯；加工助剂包括分散剂和抗氧剂。