[发明专利]一种有机无机复合PVDF树脂乳液、涂膜液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机无机复合PVDF树脂乳液、涂膜液及其制备方法。所述PVDF树脂乳液粒子具有核壳结构，所述核为无机粒子，壳为VDF与HFP的共聚物，HFP占共聚单体总质量的0.5～10％，所述乳液固含量为20～40％。采用本发明所述PVDF树脂乳液制备得到的PVDF涂覆隔膜产品具有较低的热收缩率、良好的透气性以及合适的吸液率和剥离强度，可广泛应用于制备锂电池用隔膜产品。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种有机无机复合PVDF树脂乳液、涂膜液及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂电池四大主要材料之一，根据制备工艺的不同，隔膜主要分为干法隔膜和湿法隔膜。湿法隔膜主要采用聚乙烯基膜制备，然而以聚乙烯基膜制备得到的湿法基膜熔点较低，导致制得的锂电池安全性较低。

为了改善湿法隔膜的性能，现有技术公开了一种锂离子电池隔膜浆料，该浆料包括芳香族聚酰胺和聚酰亚胺的分子链互相贯穿形成的互穿聚合物、溶剂和陶瓷粉末，但利用该浆料制备得到的隔膜透气值仍然高于200s/100ml。

发明内容

本发明的首要目的是克服上述现有技术制备得到的隔膜透气性不足(透气值200s/100ml)的问题，提供一种有机无机复合PVDF树脂乳液，采用本发明所述PVDF树脂乳液制备得到的PVDF涂覆隔膜产品具有较低的热收缩率，良好的透气性以及合适的吸液率和剥离强度。

本发明的另一目的是提供上述有机无机复合PVDF树脂乳液的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种涂膜液。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种有机无机复合PVDF树脂乳液，乳液粒子具有核壳结构，所述核为无机粒子，壳为VDF与HFP的共聚物，HFP占共聚单体总质量的0.5～10％。

研究发现，在湿法基膜的表面涂覆一层无机颗粒，如氧化铝、勃姆石等，能够提高隔膜的耐热性，而进一步在基膜上涂布一层PVDF或其共聚物，PVDF或其共聚物对电解液具有一定的溶胀性，能提高隔膜对电解液的浸润性能，增强隔膜与电极的粘结性，从而提高电池的电化学性能，但多层涂布方式不但提高了生产成本，而且增加了涂层厚度，会严重降低隔膜的透气性能，从而降低隔膜的离子通透性。

经多次试验，发明人发现，采用VDF(偏氟乙烯)与HFP(六氟丙烯)的共聚物包裹无机粒子，可避免无机粒子团聚，而采用乳液直接一次涂布，乳液具有很好的分散性，避免了PVDF树脂颗粒在烘干过程中的团聚，从而可提高隔膜透气性。

本发明所述壳为VDF与HFP的共聚物，共聚单体中HFP比例小，溶胀低，电解液吸液率低；共聚单体中HFP比例大，溶胀高，容易溶解，不能保持核壳结构，粘接力性能低。

优选地，HFP占共聚单体总质量的1～4％。

优选地，所述乳液粒子粒径D50为0.8～2.0μm。

更优选地，所述乳液粒子粒径D50为0.8～1.5μm。

本发明所述无机粒子选择本领域常规无机粒子即可，一般地，所述无机粒子为氧化铝和/或氧化硅。

优选地，所述无机粒子粒径D50为0.6～1.2μm。

优选地，所述乳液固含量为25～35％。固含量过高，导致涂层厚度偏厚，影响透气性；固含量过低，导致涂层厚度偏薄，影响吸液率。

本发明还提供上述有机无机复合PVDF树脂乳液的制备方法，包括如下步骤：

S1.将硅烷偶联剂加入到醇溶液中，调节pH为2～5，水解0.5～3h，加入无机粒子，在70℃～90℃下反应3～5h，后处理；