[发明专利]一种陶瓷和PVDF复合涂布锂电隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷和PVDF复合涂布锂电隔膜及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1，利用将水系陶瓷浆料涂布于基膜上；步骤2，在陶瓷表面不烘干的情况下，利用将水系PVDF浆料涂布于陶瓷表面后，烘干。与逐层涂布两步烘干(先涂完氧化铝进行烘干后在进行PVDF的旋转喷涂再烘干)的制备方法相比，本发明的涂布方法在涂布同样的涂覆量时，因为嵌入效果可减小复合涂层膜厚度，以使隔膜的厚度更低，更便于锂离子电池的结构设计。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，特别是涉及一种陶瓷和PVDF复合涂布锂电隔膜及其制备方法。

背景技术

氧化铝和PVDF(聚偏氟乙烯六氟丙烯)复合功能涂层隔膜是2019锂电隔膜市场的主流之一。在氧化铝涂层的热稳定性的基础上覆盖一层PVDF可以进一步满足锂电池性能的需求。其中的PVDF涂层工艺有微凹版辊涂和旋转喷涂两种工艺。一般复合涂层隔膜的制备方法是逐层式的涂布方法，即在基膜上涂完氧化铝进行烘干后在进行PVDF的旋转喷涂再烘干，以上加工工艺得到的PVDF堆积密度松弛，厚度大，由此提高了锂电隔膜的厚度，而且利用该方法得到的复合功能涂层粘结力小，由此降低了锂电隔膜的质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的利用逐层涂布形成的PVDF涂层厚度大、粘结力小的问题，而提供一种陶瓷和PVDF复合涂布锂电隔膜的制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种锂电隔膜，包括基膜和通过以上方法涂布于所述基膜上的陶瓷和PVDF复合涂层，该锂电隔膜厚度小，收缩性能优越。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种在锂电池基膜表面涂布陶瓷和PVDF复合涂层的方法，包括以下步骤：

步骤1，将水系陶瓷浆料涂布于基膜上形成陶瓷涂层；

步骤2，在陶瓷涂层不烘干的情况下，将水系PVDF浆料涂布于陶瓷涂层后，烘干。

在上述技术方案中，所述水系陶瓷浆料通过微凹版逆向辊涂涂布，所述微凹版逆向辊涂的车速为30-70m/min，涂布辊速比80-130％，所述水系PVDF浆料通过旋转喷涂方式涂布，所述旋转喷涂的车速为30-70m/min，所述步骤2中的烘干温度为40-80℃，烘干时间为30-60min，采用梯度升温后梯度降温的烘干方式，相邻两个烘干阶段的温度差为5-10℃。

在上述技术方案中，所述步骤1中陶瓷涂层的厚度为2～5μm，所述水系陶瓷浆料包括以下重量组分的原料：陶瓷纳米颗粒7-20份，分散剂0.16-0.45份，增稠剂1.77-5份，粘结剂0.88-2.5份和水7.75-21.9份，并通过以下方法制备：

按比例取陶瓷纳米颗粒、分散剂和水分散搅拌30～120min后加入增稠剂和粘结剂，再砂磨60～120min，制成水系陶瓷浆料。

在上述技术方案中，所述陶瓷纳米颗粒粒径为0.1～50nm，所述分散剂为脂肪酸环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯亚胺或聚丙烯酸钠盐，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯酰胺或聚丙烯酸盐，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸或丁苯橡胶。所述聚丙烯酸盐可为聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾。

在上述技术方案中，所述步骤2中水系PVDF浆料的涂布厚度为1-2μm，步骤2中的水系PVDF浆料包括以下重量组分的原料：1.5-3.18份的PVDF树脂粉，1.7-3.6份的增稠剂，0.05-0.12份的分散剂，0.47-1份的粘结剂，11.25-23.72份的水，通过以下步骤制备：

按比例取PVDF树脂粉、分散剂和水分散搅拌30～120min后加入增稠剂和水性粘结剂，再砂磨60～120min，制成PVDF水系浆料。