一种PVDF聚合物二次团聚体喷涂隔膜及制备方法与流程

专利检索2025-12-30  4


本发明涉及锂离子电池隔膜,具体涉及一种pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜及制备方法。


背景技术:

1、涂覆隔膜可以提高锂离子电池的安全性能、循环寿命和倍率性能等,因此被广泛应用于电动汽车、储能系统锂离子电池等领域。随着全球电动汽车和储能市场的不断增长,涂覆隔膜市场的需求也将持续增大。

2、现有技术中的有机材料涂覆隔膜指的是在聚烯烃隔膜表面涂覆一层聚合物材料,如pvdf,pmma,pda和peo等,通过涂覆一层有机聚合物材料可以改善隔膜与极片的粘合性和吸液性,通过热压提高与极片的粘结性同时提高电芯的硬度,减少电解质游离使得电池安全性能提升。有机涂层隔膜的缺点是有机材料经过热压以后会严重堵塞隔膜孔洞从而导致电池的离子转移电阻(内阻)增大,从而影响电池的循环性能。

3、现有技术cn113437437a公开了一种环保型非面状粘接涂覆隔膜及其制备方法,包括了隔膜与涂覆在隔膜表面的不连续的粘接剂涂层。与现有技术相比,该发明采用非面状涂覆方式,保证涂层粘接力的同时降低了涂层的质量,有利于提高电池的能量密度;同时非面状涂覆的涂层覆盖率低,对隔膜的透气影响小,能够降低隔膜对锂离子的阻力,提高电池的循环性能。该技术主要是从物理性质上,降低涂层的厚度,提高透气率,并没有从涂层本身解决问题,对于降低隔膜对锂离子的阻力影响较小,无法从根本上解决问题。


技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜及制备方法,可以减少涂层材料对隔膜孔洞的堵塞从而减少对电池的内阻和电池的循环性能的影响。

2、具体的,本发明提供一种pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,包括:基膜以及涂覆在所述基膜上的聚合物涂层;

3、所述聚合物涂层包括质量百分比为5~40%的pvdf聚合物;0.1-5%的分散润湿剂以及0.1-6%的粘结剂,其余组分为水;

4、所述分散润湿剂为丙烯酸马来酸类共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、磷酸酯、苯乙烯-马来酸共聚物、聚丙烯酸酯其中的一种或多种;

5、所述粘结剂为丙烯酸改性壳聚糖衍生物、水性聚丙烯酸酯,羧甲基纤维素钠,偕胺肟基聚丙烯腈,丙烯腈多元共聚物,丙烯酸衍生物多元共聚物,聚乙烯醇(pva)中的一种或者几种。

6、进一步的,所述分散润湿剂为聚乙烯吡咯烷酮pvpk30和苯乙烯-马来酸共聚物。

7、进一步的,所述聚乙烯吡咯烷酮pvpk30和苯乙烯-马来酸共聚物的质量比为1:5。

8、进一步的,所述粘结剂为丙烯酸改性壳聚糖衍生物、羧甲基纤维素钠以及丙烯腈多元共聚物的混合物。

9、进一步的,所述丙烯酸改性壳聚糖衍生物、羧甲基纤维素钠以及丙烯腈多元共聚物的比例为3:1:6。

10、进一步的,所述pvdf聚合物的质量百分比为5~15%;所述分散润湿剂的质量百分比为2.5~3.5%;所述粘结剂的质量百分比为1.25~5。

11、进一步的,所述pvdf聚合物的质量百分比为10%;所述分散润湿剂的质量百分比为3%;所述粘结剂的质量百分比为1.25~2.5。

12、进一步的,所述聚乙烯吡咯烷酮为pvpk30、pvpk15、pvpk60中的一种或多种;所述基膜为pp隔膜、pe隔膜或者pp/pe复合隔膜,或者芳纶隔膜。

13、本发明还提供一种pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜的制备方法,包括如下步骤:

14、s1:聚合物分散浆料制备:将纯水或者去离子水加入到行星搅拌机中,随后将pvdf聚合物、分散润湿剂加入到水中,进行分散搅拌,得到聚合物分散浆料;

15、s2:涂覆浆料的制备:在聚合物分散浆料中加入粘结剂,进行搅拌混合,并抽真空消泡处理,得到涂覆浆料;

16、s3:成品涂覆膜制备:使用旋转喷涂设备将浆料喷涂到所准备的基膜表面(单面或者双面),在进行烘干和收卷后,得到成品涂覆膜;

17、s4:干燥和收卷,得成品。

18、优选的,所述步骤s1中搅拌速度为1000-3000r/min;搅拌时间为0.5h-2h;所述步骤s2中的搅拌速度100-1000r/min;搅拌时间为10-100min;所述步骤s3中旋转转子速度为1000-10000r/min;流量为500-5000ml/min;涂覆的放卷速度为50-200m/min;涂层厚度为0.5-5μ;涂覆面密度0.2-1.0g/m2;所述步骤s4中所述干燥温度40-70℃;收卷张力0.1-30n。

19、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

20、本发明通过选用适合的分散润湿剂、粘结剂并对用量进行严格的控制,利用适合的喷涂工艺,得到一种火山口形状的,中间分布少量颗粒,且环形结构空隙较多,边缘胶黏剂不堵孔,且边缘松散的pvdf二次聚合物粒子结构,能减少涂层中胶黏剂堵孔问题,使得涂覆后的隔膜透气降低少,制成的电池内阻低,循环寿命长。



技术特征:

1.一种pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,包括:基膜以及涂覆在所述基膜上的聚合物涂层;

2.根据权利要求1所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述分散润湿剂为聚乙烯吡咯烷酮pvpk30和苯乙烯-马来酸共聚物。

3.根据权利要求2所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述聚乙烯吡咯烷酮pvpk30和苯乙烯-马来酸共聚物的质量比为1:5。

4.根据权利要求1所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述粘结剂为丙烯酸改性壳聚糖衍生物、羧甲基纤维素钠以及丙烯腈多元共聚物的混合物。

5.根据权利要求4所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述丙烯酸改性壳聚糖衍生物、羧甲基纤维素钠以及丙烯腈多元共聚物的比例为3:1:6。

6.根据权利要求1所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述pvdf聚合物的质量百分比为5~15%;所述分散润湿剂的质量百分比为2.5~3.5%;所述粘结剂的质量百分比为1.25~5。

7.根据权利要求2述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述pvdf聚合物的质量百分比为10%;所述分散润湿剂的质量百分比为3%;所述粘结剂的质量百分比为1.25~2.5。

8.根据权利要求1所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜,其特征在于,所述聚乙烯吡咯烷酮为pvpk30、pvpk15、pvpk60中的一种或多种;所述基膜为pp隔膜、pe隔膜或者pp/pe复合隔膜,或者芳纶隔膜。

9.一种如权利要求1~8任一项权利要求书所述的pvdf聚合物二次团聚体喷涂隔膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中搅拌速度为1000-3000r/min;搅拌时间为0.5h-2h;所述步骤s2中的搅拌速度100-1000r/min;搅拌时间为10-100min;所述步骤s3中旋转转子速度为1000-10000r/min;流量为500-5000ml/min;涂覆的放卷速度为50-200m/min;涂层厚度为0.5-5μ;涂覆面密度0.2-1.0g/m2;所述步骤s4中所述干燥温度40-70℃;收卷张力0.1-30n。


技术总结
本发明提供一种PVDF聚合物二次团聚体喷涂隔膜,包括:基膜以及涂覆在所述基膜上的聚合物涂层;所述聚合物涂层包括质量百分比为5~40%的PVDF聚合物;0.1‑5%的分散润湿剂以及0.1‑6%的粘结剂,其余组分为水;所述分散润湿剂为丙烯酸马来酸类共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、磷酸酯、苯乙烯‑马来酸共聚物、聚丙烯酸酯其中的一种或多种;所述粘结剂为丙烯酸改性壳聚糖衍生物、水性聚丙烯酸酯,羧甲基纤维素钠,偕胺肟基聚丙烯腈,丙烯腈多元共聚物,丙烯酸衍生物多元共聚物,聚乙烯醇(PVA)中的一种或者几种。本发明使得涂覆后的隔膜透气降低少,制成的电池内阻低,循环寿命长。

技术研发人员:沈家华,陈世章,张羽标,吴安星
受保护的技术使用者:盐城博盛新能源有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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