[发明专利]锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液及其制备方法，属于锂离子二次电池隔膜技术领域。本发明所述的锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液的制备方法，为先制备聚偏氟乙烯共聚乳液，然后加入两种嵌入聚合物微乳液，实现多乳液特性应用性能互补。本发明所述的锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液，用于粘结隔膜与电极时具有较高的粘结力，另外用于热压工序不会出现堵塞隔膜的表面孔，有效保持隔膜的离子渗透性；本发明同时提供了一种制备方法，其设计科学合理，利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液及其制备方法，属于锂离子二次电池隔膜技术领域。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆效应和循环寿命长等特点而被广泛用作各种移动设备的电源。锂离子电池通常包括正极、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，因此通过改进隔膜的性能来提高锂离子电池的安全性、使用性、工艺性的研究受到越来越多的关注。

国家对锂离子二次电池能量密度要求不断提高，为提高电池能量密度，选用三元高镍正极材料是必然趋势，采用高能正极材料必须匹配相应的高能量负极材料，在此体系中电芯极易在充放电过程中发生变形，同时负极极片反弹较大且随着循环次数的不断累积有逐步增大趋势，为解决该问题，业界技术领域提出了粘性隔膜概念，将正负极片通过一定条件粘接在一起，目的就是为了有效的控制电芯变形及抑制负极极片反弹，在不影响电池性能的前提下起到粘接正负极片的功能。

工业化传统工艺采用油溶性溶剂溶解聚偏氟乙烯树脂对隔膜进行涂覆、烘烤及热压成型，但随着对环保的重视，传统工艺的VOC排放及废料处理工序高成本等问题日渐突出。

对此，JP2017072852和CN108305977B等专利相继通过在多孔质基材的至少一方的面，涂覆含有一定量的聚偏氟乙烯(PVDF)系树脂微粒粘接层，具有涂覆层的隔膜离子渗透性以及操作性优异，提高了与电极的粘接性。

然而，对于上述专利文献的隔膜而言，在锂电电池隔膜的制造工序中进行热压时，含有PVDF系树脂的微粒会熔融压碎，堵塞基本隔膜(基膜)的表面孔，出现隔膜的离子渗透性恶化的问题。

CN103270058A公开了一种用于制造电池电极或隔膜的粘合剂，它以丙烯酸为改性单体与偏氟乙烯共聚，采用乳液聚合方法，聚合介质包含氟化表面活性剂。在所得共聚物中，改性单体的含量按摩尔计低于0.06％。尽管该粘合剂具有改进的热稳定性，但是其粘结力不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液，用于粘结隔膜与电极时具有较高的粘结力，另外用于热压工序不会出现堵塞隔膜的表面孔，有效保持隔膜的离子渗透性；本发明同时提供了一种制备方法，其设计科学合理，利于工业化生产。

本发明所述的锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液的制备方法，为先制备聚偏氟乙烯共聚乳液，然后加入两种嵌入聚合物微乳液，实现多乳液特性应用性能互补，得到所述的锂离子二次电池隔膜用聚偏二氟乙烯乳液。

优选的，嵌入聚合物微乳液粒径为10-50nm。由于微乳胶粒可渗入大尺寸乳胶粒所不能及的空隙和毛细孔道内部，并可填塞于大乳胶粒之间的空隙中，这样可实现两种乳液性能互补，可显著地提高乳液成膜后的强度、粘接力和平滑性。

所述嵌入聚合物微乳液包括两种，一种为含有极性基团的微乳液，用于提供良好的粘结性能；另一种为含氟乳液，用于提供支撑作用。

优选的，含有极性基团的微乳液为聚丙烯酸、聚丙烯腈或聚丙烯酰胺微乳液。

优选的，含氟乳液软化点＞90℃，为聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚四氟乙烯微乳液。

优选的，含有极性基团的微乳液占嵌入聚合物微乳液总重量的60-85％。