[发明专利]聚烯烃隔膜用涂料、改性聚烯烃隔膜及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及到聚烯烃隔膜用涂料和改性聚烯烃隔膜的制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

当前，锂离子电池用隔膜材料主要是PP和PE材质的聚烯烃隔膜，具有较好的孔径分布、机械性能、化学稳定性和高温闭孔性能，目前发展较为迅速。但由于聚烯烃大分子链的存在，使隔膜的表面具有较低的表面能，对电解液的亲和性较差。针对这一缺点，可以通过在PP、PE隔膜的表面接枝亲水性单体或涂布高吸液性树脂等改性方法，改善隔膜润湿性能，提高隔膜的吸液性能和保液性能，从而提高锂离子电池循环寿命。

国外研究通过辐射接枝技术在Celgard单层PP隔膜表面接枝二甲基丙烯酸二乙醇酯和极性丙烯酸单体，以及在PE隔膜表面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯等基团，均可提高锂离子电池的循环性能。现已公布的CN101434708B以水性聚合物改性微孔聚烯烃隔膜的方法如下：首先合成聚合物胶体乳液，向乳液中加入无机填料、有机填料和增塑剂，搅拌形成涂料；然后使用等离子体技术或高能辐照等方式对聚烯烃隔膜表面处理；最后将涂料涂布在隔膜表面，烘干后形成改性。采用聚烯烃隔膜表面接枝等处理方式固然能够降低隔膜表面能，但工艺复杂，生产效率低。采用含无机填料的高固分涂料较难完全铺展在聚烯烃隔膜表面，容易形成涂层缺陷，影响电池充放电性能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种聚烯烃隔膜用涂料、使用该聚烯烃隔膜用涂料的改性聚烯烃隔膜及其制备方法，以提高聚烯烃隔膜耐温性能、吸液性能等技术指标，进而提升锂离子电池的安全性能与循环寿命。

为了达到以上目的，本发明提供了一种聚烯烃隔膜用涂料，其特征在于，其原料包括涂层树脂乳液和颗粒溶胶。

本发明还提供了上述聚烯烃隔膜用涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将涂层树脂乳液和颗粒溶胶混合搅拌，得到聚烯烃隔膜用涂料。

优选地，所述的聚烯烃隔膜用涂料中涂层树脂乳液的重量分数为90～95％，颗粒溶胶的重量分数为5～10％。

优选地，所述的混合搅拌的时间为2h。

优选地，所述的颗粒溶胶为二氧化硅溶胶或二氧化锆溶胶。

更优选地，所述的二氧化硅溶胶中二氧化硅的重量分数为20～30％，粒径为10～50nm，所述的二氧化锆溶胶中二氧化锆的重量分数为20～30％，粒径为10～50nm。

优选地，所述的涂层树脂乳液由乳液聚合而成，其原料包括：丙烯酸丁酯10～20wt％，丙烯腈5～10wt％，全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯2～5wt％，聚四氟乙烯分散液2～5wt％，烷基酚聚氧乙烯醚0.1～0.2wt％，十二烷基硫酸钠0.1～0.2wt％和去离子水59.6～80.8wt％。

更优选地，所述的乳液聚合方法为：将烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按重量百分比复配成乳化剂，在安装有搅拌器、温度计、冷凝管和气体导入管的四口反应器中，在氮气保护和搅拌条件下，按重量百分比依次加入去离子水、乳化剂、丙烯酸丁酯、丙烯腈、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯和聚四氟乙烯分散液，水浴加热至80℃，然后加入引发剂开始聚合，80℃恒温反应2h，当反应结束时，使用氨水调节pH值至7～8，冷却后出料。

更优选地，所述的全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中氟元素的重量分数为60％；所述的聚四氟乙烯分散液的固含量为20％。

更优选地，所述的引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)或过硫酸钾(KPS)，引发剂重量为涂层树脂乳液重量的0.2～0.5％。

本发明还提供了一种改性聚烯烃隔膜，其特征在于，包括聚烯烃隔膜，其中，所述的聚烯烃隔膜的两面均涂有上述的聚烯烃隔膜用涂料。

本发明还提供了上述的改性聚烯烃隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将上述的聚烯烃隔膜用涂料均匀涂布于聚烯烃隔膜的两面，80℃下烘干后形成改性聚烯烃隔膜。

优选地，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯微孔膜或者聚丙烯微孔膜，隔膜厚度为15～30μm，孔隙率为40～60％。

优选地，所述改性聚烯烃隔膜的厚度为20～35μm，孔隙率为35～55％。

优选地，所述的聚烯烃隔膜的两面所涂布的聚烯烃隔膜用涂料的厚度相同，总涂布厚度为5μm。