[发明专利]隔膜涂覆浆料、隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种可降解的隔膜涂覆浆料、隔膜及其制备方法。所述浆料由组分A和组分B混合得到，所述组分A包括：10‑90质量份石油基多元醇、10‑90质量份植物油基多元醇、1‑3质量份交联剂和10‑40质量份致孔剂；所述组分B包括：45‑60质量份二异氰酸酯、0.1‑0.5质量份胺类催化剂、0.1‑0.5质量份有机锡类催化剂；其中，石油基多元醇和植物油基多元醇的用量总和为100质量份。所述隔膜的制备方法采用致孔剂萃取法。本发明制备的隔膜具有优异的生物降解性能，且其他综合性能良好，具有较好的工业化前景。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜制备技术领域，更具体而言，涉及一种可降解的隔膜涂覆浆料、隔膜及其制备方法。

背景技术

随着锂电池行业的高速发展，锂电池隔膜的出货量呈现出快速增长的态势。预计，2019年锂电池隔膜的出货量达到25亿平米；并且在未来的5-10年内，锂电池隔膜还将保持30％的高速增长。现阶段，制备锂电池隔膜所用的材料基本都是聚乙烯和聚丙烯。这类材料生物降解性能差，回收再利用困难，随意丢弃或掩埋的话，将会造成严重的环境污染。随着锂电池行业的进一步发展，锂电池隔膜材料所造成的回收问题和环境问题越来越受到大家的重视。为了解决这个问题，需要对锂电池隔膜的制备材料和生产工艺进行优化，以制备出具有可降解性能的新型锂电池隔膜。

例如CN108417765A公开了一种氧化石墨烯修饰聚氨酯-纤维素锂电池隔膜及其制备方法：将纤维素溶解在离子液体[Amim]Cl，与6-亚甲基二异氰酸酯发生交联反应后，再与氧化石墨烯混合制备出湿态的氧化石墨烯修饰聚氨酯-纤维素膜材料，然后通过溶剂置换、干燥制成隔膜，该复合隔膜可用于非水锂电池隔膜材料。该方法制备的聚氨酯-纤维素复合隔膜，由于纤维素的羟基含量低，且羟基活性弱，反应中纤维素的反应效率较低，导致制备的产品降解性较差。同时，产品的力学性能也较差，抗张强度和断裂伸长率较低。

此外，CN109273645A公开了一种耐高温锂电池隔膜及其制备方法，包括以下组分：聚酯多元醇10～20份、聚醚多元醇25～35份、纳米氧化锆1～3份、氧化石墨烯0.6～2.4份、柠檬酸2～6份、发泡剂0.5～1份、催化剂0.5～1份、稳定剂0.5～1份及异氰酸酯30～36份。制备方法：1)按照重量配比称取除异氰酸酯以外的组分倒入搅拌设备，混合均匀，得到混合物A；2)按照重量配比称取异氰酸酯，将混合物A与异氰酸酯分别投入到聚氨酯发泡剂的A料缸与B料缸中，经聚氨酯发泡机搅拌后，灌注于长方形或正方形模具中，发泡成型；3)将步骤2)发泡成型的块状产品切割冲压成型即可。该方法制备的锂电池隔膜，由于是通过发泡法成型制备的，产品的孔径会非常大，达到毫米级别，容易造成锂电池的自漏电现象；发泡法制备的产品的交联点低，稳定性差，力学性能也会比较差；且本方法制备的产品由于没有添加可以降解单元，不具备可生物降解性能。

发明内容

针对现有技术中可降解隔膜存在的不足，发明人对聚氨酯类隔膜进行了潜心研究，首先合成植物油多元醇，然后将其与二异氰酸酯反应，制备得到具备生物降解性能的植物油基聚氨酯锂电池隔膜。当该隔膜废弃，暴露在室外或者掩埋在泥土中后，首先会被微生物分泌的水解酶切断其脂肪族酯键的主链结构，生成分子量小于500g/mol的小分子化合物(有机酸、糖类等)；然后，降解的生成物被微生物摄入体内，经过种种的代谢路线，最终转化成水和二氧化碳，从而赋予隔膜优异的生物降解性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种隔膜涂覆浆料，所述浆料由组分A和组分B混合得到，所述组分A包括：10-90质量份石油基多元醇、10-90质量份植物油基多元醇、1-3质量份交联剂和10-40质量份致孔剂；所述组分B包括：45-60质量份二异氰酸酯、0.1-0.5质量份胺类催化剂、0.1-0.5质量份有机锡类催化剂；其中，石油基多元醇和植物油基多元醇的用量总和为100质量份。

进一步地，所述石油基多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚乙二醇、聚1,4-丁二醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化乙烯多元醇中的至少一种。