锂离子电池隔膜用涂覆浆料、其制备方法及锂离子电池隔膜与流程

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料、其制备方法及锂离子电池隔膜。

背景技术：

在能源领域，开发利用绿色环保新能源，成为时代发展的刚性需要。锂离子电池具有比能量高、比功率高、电压高、自放电小、无记忆效应、长寿命及绿色环保等突出优势。

锂离子电池的主要组成包括正极材料、负极材料、隔膜及电解液。隔膜作为锂离子电池材料体系中技术壁垒最高、对锂离子电池品质及安全性有重大影响的一种高附加值材料，一直备受各大科研院校、生产企业及行业同仁的高度关注和研究。随着国家对新能源政策的鼓励和引导，锂离子电池异军突起，逐步在新能源乘用车、专用车、储能、启动电源等领域有着广泛的应用前景。然而，隔膜品质的层次不齐，锂离子电池在新能源领域推广实施的过程中，出现不同程度的燃烧爆炸事故，给国家、人民带来不可挽回的损失。目前，市场对高品质隔膜的迫切需求，催生了涂覆浆料的发展，即在原有的锂离子电池隔膜的表面涂覆具有一定物理性能和化学惰性的涂覆浆料，经过特殊烘干处理，得到行业俗称的“涂覆隔膜”。经过市场验证，涂覆隔膜能在一定程度上克服或降低锂离子电池在实际使用过程中出现燃烧爆炸事故的概率。

目前，与锂离子电池涂覆隔膜用浆料及制备方法有关的专利数量高达千篇以上，诸如申请号：201610233723.5，申请号：201710016768.1，申请号：201410288028.x，申请号：201610301280.9，申请号：201611228405.6等等专利制备得到的涂覆浆料中溶剂的含量较大，导致该类产品在实际的销售使用过程中存在以下突出问题：（1）销售过程中运输成本太高，折合后产品销售成本太高，下游产品生产成本较高；（2）涂覆浆料本身性能如防沉淀、浓度一致性、抗冻性等等，都会随运输和储存过程中环境的变化，产生一系列微观质变，对下游产品一致性有很大的影响。

技术实现要素：

本发明为解决锂离子电池隔膜的稳定性及生产成本的技术问题，提供了一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料。

本发明为解决锂离子电池隔膜的稳定性及生产成本的技术问题，进一步提供了一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料的制备方法。

本发明为解决锂离子电池隔膜的稳定性及生产成本的技术问题，进一步提供了一种锂离子电池隔膜。

本发明提供了一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料，所述浆料由以下质量百分比的成分组成：第一原料10.0%～50.0%、第二原料2.0%～15.0%、、溶剂48.0%～75.0%；

所述第一原料由以下质量百分比的原料组成：涂覆粉93.0%～98.0%、分散剂0.5%～3.0%、增稠剂1.5%～4.0%；

所述第二原料由以下质量百分比的原料组成：表面活性剂3.0%～8.0%、粘结剂80.0%～90.0%、消泡剂7.0%～12.0%。

进一步地，所述涂覆粉包括聚偏二氟乙烯、氧化铝、一水合氧化铝、硫酸钡、坡缕石、硅藻土、蒙脱土中的一种或几种。

进一步地，所述分散剂包括柠檬酸三铵分散剂、byk-w980分散剂、byk-w965分散剂、byk-w990分散剂、byk-w995分散剂、th-904分散剂中的一种或几种。

进一步地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、黄原胶、明胶中的一种或几种。

进一步地，所述表面活性剂包括脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和聚乙二醇单辛基苯基醚中的一种或几种。

进一步地，所述粘结剂包括丁苯橡胶乳液、la132、la133、聚乙烯醇、聚乙二醇、丙烯酸聚合物中的一种或几种。

进一步地，所述消泡剂包括乙醇、聚氧丙烯聚氧乙烯有规二醇、聚氧丙烯聚氧乙烯有规三醇醚中的一种或几种。

进一步地，所述溶剂包括去离子水、n-甲基吡咯烷酮中的任意一种。

另一方面，本发明提供了一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

s11，将涂覆粉、分散剂及增稠剂在密封环境中，通过机械搅拌混合均匀，形成第一原料；

s12，将表面活性剂、粘结剂及消泡剂在密封环境中，通过机械搅拌混合均匀，形成第二原料；

s13，将第一原料和第二原料混合后，向其中加入溶剂，在密封的环境中，机械搅拌混合均匀，得到涂覆浆料。

再一方面，本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜采用上述的锂离子电池隔膜用涂覆浆料涂覆于涂覆隔膜基材上组成；所述涂覆隔膜基材包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、无纺布隔膜、聚酰亚胺隔膜中的任意一种。

本发明的有益效果是：通过单一因素和正交实验设计，优化原料组合，成分简单但能达到现有技术的效果，同时，能有效的降低锂离子电池隔膜用涂覆浆料的生产成本，提高锂离子电池隔膜用涂覆浆料的性能的稳定性；此外，生产步骤简单，有效的降低生产成本，便于生产。

附图说明

图1为本发明锂离子电池隔膜用涂覆浆料的制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料，所述浆料由以下质量百分比的成分组成：第一原料10.0%～50.0%、第二原料2.0%～15.0%、、溶剂48.0%～75.0%；

所述第一原料由以下质量百分比的原料组成：涂覆粉93.0%～98.0%、分散剂0.5%～3.0%、增稠剂1.5%～4.0%；

所述第二原料由以下质量百分比的原料组成：表面活性剂3.0%～8.0%、粘结剂80.0%～90.0%、消泡剂7.0%～12.0%。

本发明实施例通过单一因素和正交实验设计，优化原料组合，成分简单但能达到现有技术的效果，同时，能有效的降低锂离子电池隔膜用涂覆浆料的生产成本，提高锂离子电池隔膜用涂覆浆料的性能的稳定性。

在一个可选实施例中，所述涂覆粉包括聚偏二氟乙烯、氧化铝、一水合氧化铝、硫酸钡、坡缕石、硅藻土、蒙脱土中的一种或几种。

在一个可选实施例中，所述分散剂包括柠檬酸三铵分散剂、byk-w980分散剂、byk-w965分散剂、byk-w990分散剂、byk-w995分散剂、th-904分散剂中的一种或几种。

在一个可选实施例中，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、黄原胶、明胶中的一种或几种。

在一个可选实施例中，所述表面活性剂包括脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和聚乙二醇单辛基苯基醚中的一种或几种。

在一个可选实施例中，所述粘结剂包括丁苯橡胶乳液、la132、la133、聚乙烯醇、聚乙二醇、丙烯酸聚合物中的一种或几种。

在一个可选实施例中，所述消泡剂包括乙醇、聚氧丙烯聚氧乙烯有规二醇、聚氧丙烯聚氧乙烯有规三醇醚中的一种或几种。

在一个可选实施例中，所述溶剂包括去离子水、n-甲基吡咯烷酮中的任意一种。

如图1所示，另一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池隔膜用涂覆浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

s11，将涂覆粉、分散剂及增稠剂在密封环境中，通过机械搅拌混合均匀，形成第一原料；

s12，将表面活性剂、粘结剂及消泡剂在密封环境中，通过机械搅拌混合均匀，形成第二原料；

s13，将第一原料和第二原料混合后，向其中加入溶剂，在密封的环境中，机械搅拌混合均匀，得到涂覆浆料。

本发明实施例生产步骤简单，有效的降低生产成本，便于生产。

再一方面，本发明提供了一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜采用上述的锂离子电池隔膜用涂覆浆料涂覆于涂覆隔膜基材上组成；所述涂覆隔膜基材包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、无纺布隔膜、聚酰亚胺隔膜中的任意一种。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

（1）第一原料配比：涂覆粉96.0%、分散剂1.5%、增稠剂2.5%；

（2）第二原料配比：表面活性剂5.0%、粘结剂85.0%、消泡剂10.0%；

（3）浆料配比：第一原料42.0%、第二原料8.0%、溶剂50.0%。

本实施例中，所述涂覆粉为：一水合氧化铝；

本实施例中，所述分散剂为：byk-w990分散剂；

本实施例中，所述增稠剂为：羧甲基纤维素钠；

本实施例中，所述表面活性剂为：聚乙二醇单辛基苯基醚；

本实施例中，所述粘结剂为：聚乙烯醇；

本实施例中，所述消泡剂为：聚氧丙烯聚氧乙烯有规二醇；

本实施例中，所述溶剂为：去离子水。

一种锂离子电池涂覆隔膜用浆料及制备方法，包括以下步骤：

（1）第一原料制备：按上述质量百分比向分散设备罐中加入一水合氧化铝，开动搅拌机，然后向分散设备罐中加入byk-w990分散剂，搅拌60分钟后，加入羧甲基纤维素钠，搅拌60分钟后，过程中温度控制在20-50℃，得到第一原料；

（2）第二原料制备：按上述质量百分比向乳化设备罐中加入聚乙二醇单辛基苯基醚，开动搅拌机，然后向乳化设备罐中加入聚乙烯醇，搅拌20分钟后，加入聚氧丙烯聚氧乙烯有规二醇，搅拌30分钟后，过程中温度控制在20-50℃，得到第二原料；

（3）浆料制备：按上述质量百分比向高速分散设备罐中加入去离子水，开动搅拌机，然后向高速分散设备罐中加入第一原料，搅拌30分钟后，加入第二原料，搅拌120分钟后，过程中温度控制在20-50℃，制备完成后储存备用，储存温度控制在20-40℃。

实施例二：

（1）第一原料配比：涂覆粉94.0%、分散剂2.0%、增稠剂4.0%；

（2）第二原料配比：表面活性剂8.0%、粘结剂80.0%、消泡剂12.0%；

（3）浆料配比：第一原料45.0%、第二原料5.0%、溶剂50.0%。

本实施例中，所述涂覆粉为：硫酸钡；

本实施例中，所述分散剂为：byk-w965分散剂；

本实施例中，所述增稠剂为：羧甲基纤维素钠；

本实施例中，所述表面活性剂为：脂肪酸山梨坦；

本实施例中，所述粘结剂为：丁苯橡胶乳液；

本实施例中，所述消泡剂为：聚氧丙烯聚氧乙烯有规三醇醚；

本实施例中，所述溶剂为：去离子水。

一种锂离子电池涂覆隔膜用浆料及制备方法，包括以下步骤：

（1）第一原料制备：按上述质量百分比向分散设备罐中加入硫酸钡，开动搅拌机，然后向分散设备罐中加入byk-w965分散剂，搅拌60分钟后，加入羧甲基纤维素钠，搅拌60分钟后，过程中温度控制在20-50℃，得到第一原料；

（2）第二原料制备：按上述质量百分比向乳化设备罐中加入脂肪酸山梨坦，开动搅拌机，然后向乳化设备罐中加入丁苯橡胶乳液，搅拌20分钟后，加入聚氧丙烯聚氧乙烯有规三醇醚，搅拌30分钟后，过程中温度控制在20-50℃，得到第二原料；

（3）浆料制备：按上述质量百分比向高速分散设备罐中加入去离子水，开动搅拌机，然后向高速分散设备罐中加入第一原料，搅拌30分钟后，加入第二原料，搅拌120分钟后，过程中温度控制在20-50℃，制备完成后储存备用，储存温度控制在20-40℃。

实施例三：

（1）第一原料配比：涂覆粉95.0%、分散剂3.0%、增稠剂2.0%；

（2）第二原料配比：表面活性剂6.0%、粘结剂88.0%、消泡剂6.0%；

（3）浆料配比：第一原料40.0%、第二原料10.0%、溶剂50.0%。

本实施例中，所述涂覆粉为：氧化铝；

本实施例中，所述分散剂为：th-904分散剂；

本实施例中，所述增稠剂为：黄原胶；

本实施例中，所述表面活性剂为：聚乙二醇单辛基苯基醚；

本实施例中，所述粘结剂为：la133；

本实施例中，所述消泡剂为：乙醇；

本实施例中，所述溶剂为：去离子水。

一种锂离子电池涂覆隔膜用浆料及制备方法，包括以下步骤：

（1）第一原料制备：按上述质量百分比向分散设备罐中加入氧化铝，开动搅拌机，然后向分散设备罐中加入th-904分散剂分散剂，搅拌60分钟后，加入黄原胶，搅拌60分钟后，过程中温度控制在20-50℃，得到第一原料；

（2）第二原料制备：按上述质量百分比向乳化设备罐中加入聚乙二醇单辛基苯基醚，开动搅拌机，然后向乳化设备罐中加入la133，搅拌20分钟后，加入乙醇，搅拌30分钟后，过程中温度控制在20-50℃，得到第二原料；

（3）浆料制备：按上述质量百分比向高速分散设备罐中加入去离子水，开动搅拌机，然后向高速分散设备罐中加入第一原料，搅拌30分钟后，加入第二原料，搅拌120分钟后，过程中温度控制在20-50℃，制备完成后储存备用，储存温度控制在20-40℃。

实施例四：

（1）第一原料配比：涂覆粉94.0%、分散剂2.0%、增稠剂4.0%；

（2）第二原料配比：表面活性剂5.0%、粘结剂87.0%、消泡剂8.0%；

（3）浆料配比：第一原料44.0%、第二原料10.0%、溶剂46.0%。

本实施例中，所述涂覆粉为：聚偏二氟乙烯；

本实施例中，所述分散剂为：byk-w990分散剂；

本实施例中，所述增稠剂为：羧甲基纤维素钠；

本实施例中，所述表面活性剂为：聚乙二醇单辛基苯基醚；

本实施例中，所述粘结剂为：聚乙烯醇；

本实施例中，所述消泡剂为：聚氧丙烯聚氧乙烯有规二醇；

本实施例中，所述溶剂为：n-甲基吡咯烷酮。

一种锂离子电池涂覆隔膜用浆料及制备方法，包括以下步骤：

（1）第一原料制备：按上述质量百分比向分散设备罐中加入聚偏二氟乙烯，开动搅拌机，然后向分散设备罐中加入byk-w990分散剂，搅拌60分钟后，加入羧甲基纤维素钠，搅拌60分钟后，过程中温度控制在20-40℃，得到第一原料；

（2）第二原料制备：按上述质量百分比向乳化设备罐中加入聚乙二醇单辛基苯基醚，开动搅拌机，然后向乳化设备罐中加入聚乙烯醇，搅拌20分钟后，

加入聚氧丙烯聚氧乙烯有规二醇，搅拌30分钟后，过程中温度控制在20-40℃，得到第二原料；

（3）浆料制备：按上述质量百分比向高速分散设备罐中加入n-甲基吡咯

烷酮，开动搅拌机，然后向高速分散设备罐中加入第一原料，搅拌30分钟后，加入第二原料，搅拌120分钟后，过程中温度控制在20-50℃，制备完成后储存备用，储存温度控制在20-35℃。

将上述实施例一至实施例四制备得到的涂覆浆料，以聚丙烯隔膜为基材，按照相同的涂覆工艺，制备得到相应的涂覆隔膜，与原膜性能检测如表1所示；

表1

从表1中得知，使用实施例一至实施例四制备得到的涂覆浆料，以聚丙烯

隔膜为基材，按照相同的涂覆工艺，制备得到相应的涂覆隔膜。通过对原膜和四种涂覆隔膜的物理性能数据分析，经过涂覆后的隔膜各项性能均优于原膜。

对比例

依据实施例三材料体系和各材料相同质量百分比，按照目前市售浆料的一种通用制备工艺制备本实施例中的浆料。

包括以下步骤：

按上述质量百分配比向高速分散设备罐中加入溶剂，同时开动搅拌机，然后向高速分散设备罐中加入表面活性剂，搅拌一定时间后，加入增稠剂，搅拌一定时间后，加入粘结剂，搅拌一定时间后，加入分散剂，搅拌一定时间后，加入氧化铝，搅拌一定时间后，加入消泡剂，慢速搅拌一定时间后，过程中温度控制在20-50℃，制备完成后储存备用。

将上述实施例三与对比例制备得到的涂覆浆料，采用模拟实际工况条件，开放环境中放置10天后，以聚丙烯隔膜为基材，按照相同的涂覆工艺，制备得到相应的涂覆隔膜，对其批次的涂覆隔膜的一些基本参数，诸如涂覆厚度、附着力及透气性抽样，检测50个点，结果如表2所示：

表2

对表2数据进行分析，结果如图2~图4所示；其中系列1为实施例三测试数据，系列2为对比例测试数据。

从表3至表5分析可知，采用本发明专利制备的涂覆浆料制备出的涂覆隔膜产品一致性均优于目前市售浆料通用制备工艺制备的得到的涂覆隔膜。此外，采用本发明专利制备的涂覆浆料运输成本较目前市售浆料低40.0-50.0%。可操作性好，适合大规模推广应用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。