耐高温抗变形复合微孔膜的制造方法及其用图_3

文档序号:9927604阅读:来源:国知局
:具有稳定的时效性、优良的涂覆固着力和良好的粘结性:
[0075] (c)将所述水性浆液涂覆在所述聚合物微孔膜的表面上,形成复合微孔膜。
[0076] 本发明的耐高温抗变形复合微孔膜的制备方法是将本发明陶瓷纳米颗粒配置成 一定浓度的陶瓷浆料,通过无毒、环境友好的水性粘合剂作为层间粘合,通过涂布技术,将 溶液涂覆在聚合物支撑层的单面或双面,经过热定型处理,这类陶瓷层也形成一定的微孔, 不至于降低微孔膜的透气性。
[0077] 适合涂覆本发明陶瓷浆液的方法无特别的限制,只要其能在所述聚合物微孔膜上 形成一种纳米陶瓷涂层即可。合适的涂覆方法的非限定性例子有,例如涂布法、浸渍法、辊 涂法、喷涂法、旋转涂布等,从稳定性、均匀性以及操作性考虑,优选涂布法。
[0078] 合适的涂布法的非限定性例子有,例如刮刀法,直接棍法等。
[0079] 涂覆后可除去浆液中的水分。从涂布膜除水方面没有特定的方法,通常通过干燥 除水,作为干燥方法可列举红外电子干燥,或采用热温鼓风干燥。
[0080] 在本发明的一个实例中,在干燥过程中或者干燥后还任选地对获得的涂膜进行加 压处理,如模压或辊压;以可以提高多孔膜与陶瓷层的密合性。
[0081] 本发明方法在聚合物微孔膜的一面或两面形成的陶瓷膜,这种陶瓷膜是一种耐高 温抗变形涂覆层,其中聚合物微孔膜层作为陶瓷膜层的支撑层,水性浆料层与微孔膜层间 完全粘结,且无层间间隙,经过热处理后可得到这种性能特定的复合微孔膜。
[0082] 在涂覆后本发明方法还包括对涂层进行干燥热处理的步骤,适用的干燥温度无特 别的限制,可以是本领域已知的常规温度。
[0083] 在本发明的一个实例中,作为制备耐高温抗变形复合微孔膜的方法:将水性无机 颗粒浆料涂布在多孔膜上进行涂布并采用红外干燥的方法得到厚度可调控的复合微孔膜。
[0084] 在本发明的另一个实例中,将配置好的水性陶瓷浆料涂布在高分子微孔膜的方 法,可以列举刮刀涂布法,直接涂棍法,挤出法。作为干燥方法可以利用红外真空干燥、暖 风、热风、低湿风干燥、红外线或电子束等。干燥温度只要是可以使得涂膜中的水分气化的 温度即可,陶瓷涂布微孔膜有下述结构:通过粘合剂将无机纳米陶瓷颗粒,从而形成非导电 粒子空隙,电解液可以通过空隙正常反应。
[0085] 本发明方法采用一种无毒、环境友好层间粘结剂,将其与混有无机纳米颗粒的浆 料一起涂布在聚合物多孔基膜的表面上,使得得到的复合膜具备了更优异的力学性能、离 子电导性、长期循环特性以及良好的膜面平滑性。本发明复合膜可用在锂离子电池制造上, 可提高锂离子电池使用安全性、循环使用特性、化学稳定性等。
[0086] 实施例
[0087] 下面结合实施例进一步说明本发明。
[0088] 试验方法
[0089] 1 ?厚度
[0090] 采用马尔薄膜测厚仪测定
[0091] 2.透气度
[0092] 采用Gurley透气度测试仪4110测定
[0093] 3.孔含量
[0094] 采用康塔Poremaster-33全自动压萊仪测定
[0095] 4.热收缩
[0096] 在室温恒温下分别测定试样沿机器行进方向原始长度L0,垂直于机器行进方向 T0,将试样在恒温恒湿可控烘箱中,以105°C加热lh的实验后冷却至原始测试条件下,测定 此时试样沿机器行进方向长度L1和垂直机器行进方向长度T1,计算公式如下:
[0097] MD%= (L1-L0)/L0X100%
[0098] TD%= (T1-T0)/T0X100%
[0099] 5?穿刺强度
[0100] 采用日本KES-G5手动压缩实验机测定
[0101] 6.拉伸强度
[0102] 采用上海湘杰仪器仪表科技股份有限公司测定。
[0103] 7.水份测试
[0104] 采用全自动梅特勒-托利多HX204水分仪测定。
[0105] 8.电池循环测试
[0106] 采用深圳六维科技有限公司5V2A型电池循环寿命测试仪测定。
[0107] 实施例1
[0108] 1.制备聚合物多孔膜
[0109] 向分子量为2X10 6g/mol的聚乙烯中加入,按该聚乙烯的重量计,0. 3%的抗氧化 剂2, 6叔丁基-4甲基苯酚和亚磷酸酯(两者重量比为1 :1),混合后加入螺杆挤出机中,挤 出机侧料口供给天然矿物油作为溶剂,该溶剂的加入量占聚乙烯总重量的65%。
[0110] 在210°C下混炼,以75转/min的速度,在螺杆输送段中搅拌剪切形成聚乙烯凝胶, 从挤出机顶端的T型模头挤出745 y m的拉伸膜,经过双向拉伸(纵向拉伸比为5,横向拉伸 比为7. 8),除油后,在125°C热定型,可得到12 y m的超高分子量聚乙烯微孔膜。
[0111] 2.制备陶瓷浆料
[0112] 称取主粘结剂、助粘合剂和表面活性剂;所述主粘结剂和助粘合剂的总重量为 1. 5公斤,主粘结剂:助粘剂:表面活性剂组份按30:5:3的重量比配比,所述主粘合剂为羟 丙基纤维素,所述助粘合剂为聚氧化乙烯(PE0),所述表面活性剂为月桂醇硫酸钠。将上述 物料加入24. 79公斤水中,搅拌、澄清得到无固体颗粒的浆液。将上述浆液通过200目筛子 进行真空过滤,得到胶液。
[0113] 将23公斤氧化铝陶瓷颗粒(VK-L30,购自杭州万景新材料有限公司)加入到上述 胶液中,搅拌并高速分散。加入〇. 56公斤层间粘结剂丁苯橡胶,搅拌后加入0. 15公斤极性 调节剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)进行极性调节,搅拌后真空30min进行脱泡。将上述脱泡的 浆料通过150目筛子进行真空过滤,得到水性浆料。
[0114] 将上述水性浆料通过涂布机(MCD型超精密涂布机,购自富士机械工业株式会社) 涂布上面制得的微孔膜上,干燥后形成一层2 y m的纳米陶瓷涂层,经水分仪测试水份含量 200ppm〇
[0115] 采用上述方法评价其性能,结果列于表1 (热收缩性试验结果列于下表4):
[0116] 表 1 :
[0118] 由表1可以看出,在基层上涂覆陶瓷颗粒后,透气性未发生明显变化,说明此涂层 隔膜对制成电芯不会造成较大影响。孔隙率明显较大,说明涂覆的陶瓷涂层具有较大的孔 隙率,能够提供更多的电解液的存储空间,对电池的循环性能具有较好的帮助,同时针强 度及拉伸强度均有提高,提高电池在使用过程中的耐击穿性能及安全性能。
[0119] 用本发明上述方法制得隔膜的SEM照片如图1所示。
[0120] 实施例2
[0121] 1.制备聚合物多孔膜
[0122] 向分子量2. 5X10 6g/mol的聚乙烯中,按该聚乙烯的重量计,加入0.32%混合抗 氧化剂2, 6叔丁基-4甲基苯酚和亚磷酸酯(两者的重量比为1 :1),混合后加入螺杆挤出机 中,挤出机侧料口加入按聚乙烯和抗氧化剂总重量计66%的天然矿物油。在210°C下混炼, 以70转/min的速度,在螺杆输送段中搅拌剪切形成聚乙烯凝胶,从挤出机顶端的T型模头 挤出780 ym的拉伸膜,经过双向拉伸(纵向拉伸比为5. 2,横向拉伸比为7. 7),除油后,在 120°C热定型,得到12ym厚的超高分子量聚乙烯微孔膜。
[0123] 2.制备陶瓷膜
[0124] 称取总重量为1. 4公斤的主粘结剂、助粘合剂和表面活性剂(主粘结剂:助粘剂: 表面活性剂的重量比为30:4:3),所述主粘合剂为羟丙基纤维素,所述助粘合剂为聚氧化乙 烯(PE0),所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。将上述物料加入24. 65公斤水中,搅拌、澄 清得到无固体颗粒的浆液。将上述浆液通过200目筛子进行真空过滤,随后加入23. 28份 氧化铝陶瓷颗粒(VK-L30,购自杭州万景新材料有限公司),搅拌并使用高速分散机进行分 散。
[0125] 向上述分散后的浆液中加入0. 42公斤丁苯橡胶作为层间粘结剂,加入0. 25公斤 极性调节剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)进行极性调节。搅拌并抽真空30min进行脱 泡。将上述脱泡好的浆料通过150目筛子进行真空过滤,得到最终的水性浆料。
[0126] 将上述水性浆料通过涂布机(MCD型超精密涂布机,购自富士机械工业株式会社) 涂布在上面制得的高分子微孔膜上,干燥后在微孔膜上形成一层2 y m的纳米陶瓷涂层,经 水分仪测试水份含量180ppm。
[0127] 用上述方法测定该产品的性能,结果如表2所列(热收缩性试验结果列于下表4)。
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