[发明专利]一种含涂层的电池隔膜的制备方法及在线涂布系统

说明书

本申请公开了一种含涂层的电池隔膜的制备方法及在线涂布系统。本申请的含涂层的电池隔膜的制备方法，包括在湿法工艺制备电池隔膜的过程中，在多孔薄膜进行热定型的阶段，进行在线涂布，并采用热定型的烘箱进行干燥，获得含涂层的电池隔膜。本申请的制备方法，创造性的提出在湿法工艺制备电池隔膜的过程中，进行在线涂布，并将在线涂布设置在热定型单元，利用热定型的烘箱对涂布后的电池隔膜进行干燥，不仅简化了涂层复合电池隔膜的制备工艺，而且，避免了多次分切造成的切边和停机换卷的隔膜损耗，提高了涂层隔膜的生产效率。

技术领域

本申请涉及电池隔膜制备方法和设备领域，特别是涉及一种含涂层的电池隔膜的制备方法及在线涂布系统。

背景技术

锂电池隔膜在锂电池中起到传导离子、隔离电池正负极，防止电池短路包装等重要作用。常用的电池隔膜是为以聚烯烃为原材料的多孔薄膜。但是这些隔膜普遍存在耐热性能不足，对电解液浸润性不好等缺点。为了改善这些缺点，目前研究开发了在基膜上进行特种涂布的技术，主要包括聚合物涂层和陶瓷涂层，形成复合电池隔膜，其中基膜也通常是聚烯烃为原材料的多孔薄膜。

具有涂层的复合电池隔膜比单纯的聚烯烃多孔薄膜在性能方面有很多改善。但是，现有的生产工艺中，通常是在基膜生产好后再进行聚合物涂层或陶瓷涂层涂布，即采用离线涂布的方式进行。经本申请的研究显示，离线涂布有如下不足：(1)涂布设备烘箱段隔膜无法利用，停机换卷会造成不必要的损耗。(2)对于基膜平整度有一定要求，平整度不好基膜进行涂布容易引起漏涂、涂布不均等瑕疵，严重影响复合电池隔膜的成品率。而由于聚烯烃多孔薄膜基膜的产品特殊性，平整度要求较高的隔膜在进行二次分切时，分切成品率比较低。同时分切后聚烯烃多孔薄膜还存在时效的问题，即随着时间延长，聚烯烃多孔薄膜生产过程中的内应力逐渐释放，对聚烯烃多孔薄膜外观，特别是平整度造成不利影响。这样对于涂布基膜的要求就更加高，满足涂布要求的基膜材料成品率更加低。(3)离线涂布基膜要求是成品膜，需要进行一次或者两次分切，而涂布后的膜又要根据不同客户的要求进行分切。每次经过分切都会有切边和停机换卷的隔膜损耗。(4)分切后进行涂布，涂布膜宽度比较窄，生产效率比较低。(5)涂布设备的能耗主要是溶剂的干燥，离线涂布采用单独烘箱，能耗较大。(6)涂布材料在已经成型的隔膜表面形成涂层，涂层虽然有一定孔隙率，但是由于涂层材料的孔隙分布和基膜的孔隙分布无法完全一致，会增大透气值，增大复合电池隔膜内部孔隙的曲折度，影响使用复合电池隔膜的锂离子电池的循环、大倍率充放电等性能。

发明内容

本申请的目的是提供一种含涂层的电池隔膜的制备方法及在线涂布系统。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种含涂层的电池隔膜的制备方法，包括在湿法工艺制备电池隔膜的过程中，在多孔薄膜进行热定型的阶段，进行在线涂布，并采用热定型的烘箱进行干燥，获得含涂层的电池隔膜。

需要说明的是，在电池隔膜领域，湿法工艺通常是指以聚乙烯为材料制备电池隔膜的工艺，包括：(1)聚乙烯和增塑剂混炼挤出、(2)铸片、(3)纵向拉伸和第一横向、(4)萃取干燥、(5)热定型和步骤(6)牵引收卷，六个步骤。本申请的在线涂布就是在热定型阶段，在多孔薄膜定型过程中进行在线涂布，并利用热定型的烘箱，对涂布后的溶剂进行干燥，从而获得含涂层的电池隔膜。可以理解，本申请的关键在于在热定型阶段插入在线涂布，至于前面的混炼挤出、铸片、横向和纵向拉伸、萃取干燥，以及后续的牵引收卷等，都可以参考现有的湿法工艺，在此不做具体限定。

还需要说明的是，本申请在热定型阶段进行在线涂布，关键就是将涂布机构添加到热定型阶段中，这有两种实现方式，第一，即在热定型的烘箱之前进行涂布，然后干燥和热定型一起进行；第二，热定型的烘箱通常都是由几节或几段组成的，可以将涂布机构设置在烘箱的其中一节或一段，设置涂布机构的一节或一段则不开启烘干功能，这样可以在热定型进行到中途进行涂布，然后干燥和热定型一起。详细的系统结构将在后续的方案中详细介绍。