[发明专利]一种PVDF涂覆锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

一种PVDF涂覆锂离子电池隔膜及其制备方法，所述PVDF涂覆锂离子电池隔膜由基膜和涂布于基膜单侧或双侧的涂层构成，所述涂层由浆料经涂布、烘干后获得，所述涂层厚度为0.1‑0.5μm，涂层中包含排列均匀的PVDF球状颗粒。本发明摒弃现有PVDF涂覆锂离子电池隔膜以丙酮等油性物质作溶剂的传统工艺，采用水作为PVDF材料的溶剂，且不添加任何增稠剂，得到低粘度水性PVDF涂覆浆料，使用该浆料涂覆后得到PVDF颗粒排布整齐且相对疏松的超薄涂层，上述超薄涂层在能够有效粘接隔膜和极片的同时，提升了极片硬度和电池有效利用空间，降低了因涂层厚而带来的透气损失。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术，特别是一种PVDF涂覆锂离子电池隔膜及其制备方法，属电池技术领域。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性以及安全、可靠且能快速充放电等优点，成为近年来新型电源技术的研究热点。锂离子电池的构成包括正极、负极、隔膜和电解质，隔膜作为正负极之间的阻隔物对锂离子电池的性能起到至关重要的作用，其性能直接影响到电池的容量和循环，特别是影响到电池安全性能的重要因素，在隔膜表面进行涂覆是提高隔膜安全性的有效方法。PVDF（聚偏氟乙烯）涂覆的锂离子电池隔膜是在传统隔膜的基础上，经过特殊工艺处理表面涂覆PVDF材料。PVDF涂覆层可与锂离子电池中电解质结合为稳定的凝胶质导电聚合物，显著提高锂离子电池的性能。与普通隔膜相比，PVDF涂覆隔膜具有以下优点：1、PVDF涂覆隔膜可以增加对电解液的吸液性和保液性，显著提高电池的安全性；2、PVDF涂覆隔膜明显提高电芯一致性；3、PVDF涂覆隔膜减少电池膨胀率，具有低的漏液气胀率；4、PVDF涂覆隔膜能够增加电池的循环性能；5、PVDF涂层可以粘接隔膜和极片，使得极片硬度变高，电池更薄更结实，方便加工和运输。

现有锂离子电池PVDF隔膜的涂层技术，普遍采用油性涂覆工艺，油性涂覆工艺多是采用丙酮做溶剂，存在的问题是：丙酮易燃、易爆，且对人体有很大伤害，在生产过程中存有不安全因素；同时丙酮是制造冰毒的原料，其使用受到有关部门的控制严格；此外，采用丙酮等油性溶剂制作的涂层，隔膜进行表面涂覆后，由于油性浆料与隔膜材质相容性较好，浆料会渗透到基膜的微孔中，导致透气损失很大，容易造成隔膜堵孔，影响电池性能，缩小了电池中正负极材料的有效利用空间，使电池容量及性能受到限制。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种生产过程无污染、安全性高、涂层薄、有利于提升电池有效利用空间的PVDF涂覆锂离子电池隔膜。

此外，本发明还提供了所述PVDF涂覆锂离子电池隔膜的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种PVDF涂覆锂离子电池隔膜，由基膜和涂布于基膜单侧或双侧的涂层构成，所述涂层由浆料经涂布、烘干后获得，所述涂层厚度为0.1-0.5μm，涂层中包含排列整齐的PVDF球状颗粒。

上述PVDF涂覆锂离子电池隔膜，所述浆料为低固含量水性PVDF浆料，浆料中按照重量百分比计含有1-2.5％的基料，余量为去离子水，所述基料由以下质量份的物质组成：PVDF树脂粉末65-75份、水性粘合剂3-7份、表面活性剂1.5-3份、分散剂8-15份，分散剂为磷酸三乙酯。

上述PVDF涂覆锂离子电池隔膜，所述PVDF树脂粉末为偏氟乙烯均聚物粉末或偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物粉末中的一种，PVDF树脂粉末呈球形颗粒，颗粒粒径为100-150nm；所述水性粘合剂为丁苯乳胶、苯丙乳胶、纯苯乳胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯或聚氨酯中的一种或几种的混合物；所述表面活性剂为氟代烷基甲氧基醚醇、氟代烷基乙氧基醚醇、聚氧乙烯烷基酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。