[发明专利]核壳树脂材料以及制备方法、水性聚合物涂料、电池隔膜、二次电池

说明书

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种核壳树脂材料以及制备方法、水性聚合物涂料、电池隔膜、二次电池。其中，本申请提供了一种核壳树脂材料，包括树脂内核和包裹在内核表面的树脂外层，树脂内核包括三维交联网络结构，树脂外层含有增塑的线性半互传网络结构。本申请提供的核壳树脂材料包括树脂内核和包裹在内核表面的树脂外层，内核三维交联网络的溶胀度极低，然后内层结构被外层结构包覆，外层结构中插入增塑剂形成增塑的线性半互传网络结构，进而增加核壳树脂材料的电极界面粘结性，因而该核壳树脂材料可应用于电池隔膜材料中，其涂布的功能隔膜具备良好的电极界面粘结性能和离子送性能。

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种核壳树脂材料以及制备方法、水性聚合物涂料、电池隔膜、二次电池。

背景技术

新能源汽车要取代传统的燃油车，电池的使用寿命、成本、续航里程都非常关键。这就要求电池的循环寿命必须达到3000次以上，电池成本做到0.8元/Wh以下，续航里程达到600km以上，即：每充满一次电，汽车可以跑600km以上。此外，电池的安全性能以及电池功率性能也是电池技术发展的核心指标。锂离子二次电池作为新能源汽车发展重要方向，已经在全球电动车市场得到广泛应用。高性能，高安全的锂离子二次电池对电池材料以及电池结构设计提出了新的要求，比如，比亚迪的磷酸铁锂刀片电池，通过结构设计在电池的安全性和能量密度均得到有效提升。

高安全，高性能的锂离子二次电池已经从传统的液态电池逐步向固态或者半固体(干态或者凝胶态)电池转变，国内外电池厂家生产干态或者凝胶态电池通常采用的工艺是在隔膜表面涂布可吸收电解液树脂，如PVDF-HFP、丙烯酯共聚物，涂布树脂的功能隔膜用于组装电芯得到半固体电池。隔膜树脂涂布工艺分为油性工艺和水性工艺，油性涂布工艺通常采用N,N-二甲基吡咯烷酮或者丙酮作为溶剂，而溶剂损耗与回收造成涂布隔膜成本居高不下，且生产过程仍然存在安全和环境风险。相比之下，水性涂布工艺相对要经济和环保得多，商品化的涂布隔膜所使用的水性聚合物涂布材料主要包括水性PVDF-HFP和水性丙烯酸酯类共聚物，这类材料通常以乳液或者悬浮液物料方式涂布于隔膜表面，干燥后，材料以亚微米级颗粒形态黏附在隔膜表面，如目前行业大量使用的法国Arkma型号为LBG的PVDF-HFP，一次粒径为200nm球型颗粒，日本Zeon公司提供的丙烯酸酯共聚物(AFL)涂层材料，乳液颗粒粒径在400nm左右。水性聚合物涂层要达到电池应用的要求，一方面需实现涂层与电极界面优良的界面复合力，另一方面涂层隔膜在电池长期使用过程中必须保持良好的离子传导性能，避免涂层材料阻塞隔膜孔隙造成电池内阻增大，循环性能下降。为了达到电池应用要求，涂层聚合物颗粒需控制溶胀，避免颗粒在电解液中溶胀过大阻塞隔膜孔隙，如PVDF-HFP，分子链中含有结晶结构的PVDF和非结晶结构的HFP，HFP含量增大，材料结晶度变低，材料溶胀增大，溶胀的颗粒堵塞隔膜孔隙造成电池循环恶化。与之相反，当HFP含量过低甚至不含HFP，材料结晶度增加，耐电解液变强，溶胀低，不阻塞隔膜孔隙，但电极界面复合力差，达不到应用要求。因此，电池行业使用的水性PVDF-HFP通过控制合适的HFP含量，以达到材料溶胀和电极界面粘附性能的平衡。

相比半结晶的PVDF-HFP，无定形结构的聚酯类水性聚合物无法通过控制结晶平衡达到电池应用要求，如日本Zeon公司AFL涂层材料，该涂层与电极界面粘接表现出良好的粘结力，但在电解液中的常温质量溶胀达到了300％，很容易堵塞隔膜孔隙，造成电池内阻增大。

发明内容

针对现有技术本申请的目的在于提供一种核壳树脂材料以及制备方法、水性聚合物涂料、电池隔膜、二次电池，旨在解决现有涂布隔膜溶胀率高，容易堵塞隔膜孔隙的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请第一方面提供了一种核壳树脂材料，包括树脂内核和包裹在内核表面的树脂外层，树脂内核包括三维交联网络结构，树脂外层含有增塑的线性半互传网络结构。