[发明专利]一种功能涂层隔膜及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种功能涂层隔膜及其制备方法和应用，其中该功能涂层隔膜由以下组分按重量份组成：PVDF粉体10份、碱溶液100份～500份、氧化剂溶液1份～10份、接枝改性单体0.01份‑1份、极性高分子材料颗粒0.5份～3份和分散溶剂6～30份。本发明采用先消除反应后氧化工艺对PVDF材料进行改性，制备出改性PVDF功能浆料，然后涂覆在隔膜基材上，通过油性水洗工艺制得一种功能涂层隔膜，使制备的功能涂层隔膜同时具有油性工艺的优良极片粘结特性和水性涂布的低堵孔特性，另外，极性高分子材料颗粒和用于改性的亲水基团可以吸收微量水分，二者分布在网络结构的涂层中，可实现三维立体导静电的效果，有效降低功能涂层隔膜产生静电的概率，提高功能涂层隔膜产品和电芯的成品率。

技术领域

本发明涉及电池领域的隔膜制备，具体涉及一种功能涂层隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

在对锂电池进行装配时，需要在其外部包覆一层隔膜，从而提高其使用的安全，现有锂离子电池的隔膜按照工艺制程区别可分为湿法PE隔膜、干法PP隔膜，由于PE和PP涂覆隔膜的吸液率和粘结性差，通常会在隔膜基膜上涂布油性PVDF涂层，并通过水洗造孔得到油性PVDF涂覆隔膜，与传统PE/PP隔膜相比，显著提高了隔膜与极片的粘结性，能大幅度提高电池的循环寿命、倍率性能和安全性，而目前市场上的油性PVDF涂层隔膜静电大，极易导致生产使用过程隔膜相互粘附，吸附灰尘，同时隔膜在后段生产加工中由于静电大，容易导致电芯卷绕不良，抽针困难，成品率低，因此，在实际应用中，迫切需要解决油性PVDF涂层隔膜静电大的问题，以改善隔膜的加工应用性能。

PVDF有机功能聚合物一般是通过油性或水性工艺制浆后涂布于隔膜上后直接干燥成型。虽然工艺简单，也适合规模化生产应用，但单独采用油性或者水性工艺制浆，存在以下不足：一是油性直接干燥工艺使用易燃易爆易制毒有机溶剂，不环保，而且该工艺制备的产品堵孔明显，会影响电池的倍率和循环性能，另外还存在涂层静电大、不利于加工应用的问题；二是水性工艺虽然没有环保和经济性问题，但制备的产品附着力不足，应用于电池中存在水分偏高、极片粘结力差等问题。

例如，一种复合涂覆处理的锂离子电池隔膜及其制备方法(专利号为CN106252565B)，该发明通过设计多层结构，对经过处理后的基膜的一侧进行芳纶涂覆，之后对基膜的同一侧进行聚偏氟乙烯涂覆，最后对基膜的另外一侧进行无机粒子的涂覆处理，使产品兼顾耐热性能和极片粘结特性，虽然基材一侧的无机粒子涂覆可以改善此侧的耐热性和静电特性，但另一侧的芳纶涂覆，及在芳纶涂层之上的PVDF涂覆存在着加工困难和涂层静电大的问题，同时，由于隔膜的一侧必然存在静电大的问题，产品总体的静电特性并没有得到改善，而且该专利产品涂层结构多而复杂，加工次数多，生产效率低，成品率也无法保证。因此，现有技术还有待发展。

发明内容

本申请提供一种功能涂层隔膜及其制备方法，旨在提供一种静电小、涂层孔隙率高、粘结性能良好的功能涂层隔膜，以改善其加工和应用性能。

现有技术报道的PVDF改性技术多为无机共混改性技术，即通过添加无机二氧化硅或三氧化二铝材料进行混合，形成有机-无机复合材料，但该种方法存在无机材料分散不均，和有机-无机作用力弱的问题。也有部分技术采用化学接枝的方法，但其方式与本申请也是有明显不同的。在本申请中，通过对PVDF粉体先进行碱处理，PVDF材料发生消除反应，再加入含亲水基团的接枝改性单体进行氧化接枝，制得亲水基团接枝改性的PVDF材料，同时，由于不同添加物之间的配比及其协同作用，使得所制得的功能涂层隔膜内部可形成立体导电网络结构，减少静电的产生，实现功能涂层隔膜性能的优化。

根据第一方面，本申请提供一种功能涂层隔膜，所述功能涂层隔膜由包括如下重量份数的功能涂层浆料所制备而成：