[发明专利]一种锂电池浆料涂覆隔膜及其制备方法及其涂覆浆料

说明书

本发明公开了一种锂电池浆料涂覆隔膜及其制备方法及其涂覆浆料，属于电池隔膜领域。本发明的涂覆浆料，组分以质量份计为：聚酰亚胺微球与金属有机骨架材料共15～20份、粘结剂0.1～15份、表面活性剂0.01～5份、分散剂0.01～8份、溶剂40～90份，其中聚酰亚胺微球与金属有机骨架材料的混合料中，聚酰亚胺微球占混合料质量的80％以上。本发明克服现有多孔聚烯烃隔膜热稳定性差、吸液性能低、锂离子传输性能不强的缺陷，提供的涂覆浆料是一种高安全、高吸液率、高离子传导率的改性聚烯烃膜浆料，可以有效提升锂离子电池隔膜性能。

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，更具体地说，涉及一种锂电池浆料涂覆隔膜及其制备方法及其涂覆浆料。

背景技术

锂电池广泛应用于电子通讯、储能及动力电源等领域。主要由正极、负极、电解质和电池隔膜构成，其中隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。商用多孔聚烯烃(PE)隔膜，熔点仅在135到165℃之间，在电池加热的情况下，隔膜会收缩或断裂，导致内部短路、热失控甚至爆炸，严重威胁电池的安全。此外，聚烯烃隔膜的低孔隙率和对液体电解质亲和力差，离子迁移易受阻也是阻碍高性能锂电池发展的重要原因。

如今，对锂电池隔膜通常使用无机涂层改性或有机聚合物改性。无机涂层具有优异的耐热性，能够提升隔膜的热稳定性。应用最广泛的无机陶瓷包括SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、NaY沸石、TiO₂等。然而，无机纳米涂层不仅容易堵孔，导致涂层透气过大，锂离子的导电电阻增加，影响充放电过程中锂离子的迁移，电池容量降低，并且致密的涂层间隙较少，无法容纳更多的电解液，易出现电池后期循环析锂而使电池性能的急剧失效。有机聚合物涂覆，如PVDF、芳纶等。但上述高聚物的耐温性不够高。由于市场对于锂离子电池容量性能、安全性能提升的迫切需求，所以，有必要对隔膜进行改性继续探索。

经检索，对锂电池隔膜的技术优化已有大量专利公开，如申请号2018116413479的专利案公开了一种聚酰亚胺微球浆料、复合隔膜及锂离子电池，浆料包括聚酰亚胺微球、表面活性剂、水性粘合剂、润湿剂和去离子水。由该浆料制得的复合隔膜热稳定性好、抗穿刺性能优异、透气性佳，包含所述复合隔膜的锂电池的比容量更高。申请号2018111598500的专利案公开了耐高温金属-有机框架材料涂层的电池隔膜及其制备方法和应用，电池隔膜以商业隔膜为基底，单面或双面涂覆金属-有机框架材料，可改善隔膜的电解液浸润性、耐热性能，有效控制电解液离子的穿梭，提高电池容量，具有良好的柔韧性和机械性能。以上申请案从不同研发路线对锂电池隔膜进行优化，为行业内研究提供了更多元化的方向。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的是克服现有多孔聚烯烃隔膜热稳定性差、吸液性能低、锂离子传输性能不强的缺陷，拟提供一种锂电池浆料涂覆隔膜及其制备方法及其涂覆浆料，本发明的涂覆浆料是一种高安全、高吸液率、高离子传导率的改性聚烯烃膜浆料，可以有效提升锂离子电池隔膜性能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种锂电池涂覆浆料，包括聚酰亚胺微球、金属有机骨架材料、粘结剂、表面活性剂、分散剂和溶剂，其中以质量份计为：聚酰亚胺微球与金属有机骨架材料共15～20份、粘结剂0.1～15份、表面活性剂0.01～5份、分散剂0.01～8份、溶剂40～90份，其中聚酰亚胺微球与金属有机骨架材料的混合料中，聚酰亚胺微球占混合料质量的80％以上。

更进一步地，聚酰亚胺微球的粒径范围为0.02μm～10μm。

更进一步地，金属有机骨架材料为Zr-MOFs。