陶瓷涂层聚烯烃微孔膜的制备方法、聚烯烃微孔膜及应用与流程

本申请涉及聚烯烃微孔膜领域，特别是涉及一种陶瓷涂层聚烯烃微孔膜的制备方法，由该方法制备的聚烯烃微孔膜及应用。
背景技术：
：目前，锂离子电池用隔膜一般为聚烯烃微孔膜，包括聚丙烯(缩写PP)单层微孔膜、聚乙烯(缩写PE)单层微孔膜以及由PP和PE复合的多层微孔膜等。聚烯烃微孔膜具有高孔隙率、高抗撕裂强度、高抗酸碱能力、耐化学试剂、价格低廉等优点；但是，当电池温度升高，特别是温度200℃时，聚烯烃微孔膜会收缩或熔融，进而导致正、负极之间接触、短路，引发不安全事故。因此，需要涂覆陶瓷涂层，以提高其耐温性；但是，PP、PE微孔膜为无极性的，涂覆的陶瓷涂层容易脱落，或者涂覆不均匀，使用时容易出现短路现象。技术实现要素：本申请的目的是提供一种改进的陶瓷涂层聚烯烃微孔膜的制备方法，以及由该方法制备的聚烯烃微孔膜及其应用。为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种陶瓷涂层聚烯烃微孔膜的制备方法，包括对聚烯烃微孔膜基膜进行氟化处理，然后再于氟化处理的聚烯烃微孔膜基膜表面形成陶瓷涂层；氟化处理包括将基膜置于浓度为0.05％的氟气中20-60秒。其中，氟气的浓度和处理时间，主要是为了使聚烯烃微孔膜的微孔表面形成均匀分散的氟化层，因此，根据不同的处理对象，氟气的浓度和处理时间都可以调整。需要说明的是，本申请的关键在于，通过研究发现，对聚烯烃微孔膜进行氟化处理后，能够提高聚烯烃微孔膜表面的极性和浸润性，提高聚烯烃微孔膜与陶瓷涂层的表面粘接力，使得陶瓷涂层涂覆均匀，并且不易脱落，从而提高电池隔膜的抗穿刺能力和拉伸强度；与此同时，氟化处理可以引发分子链的缠接，进一步提高抗穿刺能力和拉伸强度。还需要说明的是，本申请的一种实现方式中，氟化处理是在密封的氟化处理室中进行的，其温度采用室温即可，密封的氟化处理室中的气压为标准大气压。优选的，基膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯聚丙烯复合微孔膜中的其中一种。需要说明的是，本申请是以聚烯烃微孔膜为研究对象的，其中聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯聚丙烯复合微孔膜是比较常见的聚烯烃微孔膜，不排除本申请的制备方法也适用于其它聚烯烃微孔膜。优选的，陶瓷涂层为氧化铝涂层。需要说明的是，本申请的一种实现方式中，陶瓷涂层优选为氧化铝涂层；可以理解，本申请的关键在于通过对聚烯烃微孔膜表面进行氟化处理，以提高聚烯烃微孔膜表面与陶瓷涂层的粘接力，至于陶瓷涂层并不仅限于氧化铝涂层，其它的，例如二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝、氢氧化镁等同样可以用于本申请。本申请的另一面公开了一种本申请的制备方法制备的陶瓷涂层聚烯烃微孔膜。本申请的另一面公开了一种本申请的陶瓷涂层聚烯烃微孔膜在电池隔膜中的应用。本申请的另一面公开了一种本申请的陶瓷涂层聚烯烃微孔膜的电池隔膜。可以理解，本申请的制备方法，制备的陶瓷涂层聚烯烃微孔膜具有优良的抗穿刺能力和拉伸强度，因此，作为电池隔膜应用于锂离子电池，能够避免因陶瓷涂层脱落或者涂覆不均匀造成的电池质量问题或安全隐患。本申请的再一面公开了一种本申请的制备方法制备的氟化聚烯烃微孔膜，氟化聚烯烃微孔膜包括氟化聚乙烯微孔膜、氟化聚丙烯微孔膜、氟化聚乙烯聚丙烯复合微孔膜中的其中一种。需要说明的是，本申请的氟化聚烯烃微孔膜，实际上就是按照本申请的制备方法，对聚烯烃微孔膜进行氟化处理的产物；在实际生产中，聚烯烃微孔膜涂覆陶瓷涂层，可以在下游的生产中进行，因此，本申请的氟化聚烯烃微孔膜，与常规的没有经过处理的聚烯烃微孔膜相比，具有更好的极性和浸润性，可以保障涂覆陶瓷涂层的质量。由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：本申请的陶瓷涂层聚烯烃微孔膜的制备方法，对聚烯烃微孔膜预先进行氟化处理，然后再涂覆陶瓷涂层，通过氟化处理能够有效的提高聚烯烃微孔膜表面的极性和浸润性，提高聚烯烃微孔膜与陶瓷涂层的表面粘接力，使得陶瓷涂层涂覆均匀，并且不易脱落。并且，氟化处理引发聚烯烃微孔膜的分子链缠接，进一步提高了抗穿刺能力和拉伸强度。附图说明图1是本申请实施例中聚烯烃微孔膜氟化处理前的电镜扫描图；图2是本申请实施例中聚烯烃微孔膜氟化处理后的电镜扫描图。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。实施例本例以市场购买的PP基膜ZD25进行试验，具体如下：将PP基膜ZD25展开，至于密封的氟化处理室中，温度为室温，压强为1个大气压，其中氟气的体积浓度为0.05％，反应20秒，获得本例的氟化基膜ZD25。分别对没有氟化处理的基膜ZD25和氟化基膜ZD25的各项特征进行测试，包括厚度、透气性、拉伸强度MD、穿刺强度、收缩率MD、收缩率TD进行测试。其中透气性的测试采用Asahi透气仪，按照GB/T458-2008标准进行。拉伸强度MD的测试方法为：将样品剪裁为2×10cm的长方形样条，对照GB/T12027-2004采用MTS万能试验机读取实验数据。穿刺强度的测试方法为：采用MTS万能试验机的穿刺夹具，对照GB/T21302-2007标准试验，读取实验数据。收缩率MD和收缩率TD的测试方法为：将样品剪裁为10×10cm的正方形，放置烘箱105℃，2小时烘烤，取出后按照GB/T12027-2004计算结果。测试结果如表1所示。表1基膜和氟化基膜的测试结果测试项目基膜ZD25氟化基膜ZD25厚度(μm)24.925透气性(s/100mL)325326拉伸强度MD(Kgf/cm2)14031437穿刺强度(1mm平头/g)530589105℃、2h收缩率MD(％)1.40.7105℃、2h收缩率TD(％)0.10.1表1的结果显示，经过氟化处理获得的氟化基膜ZD25，其拉伸强度和穿刺强度都有所提高，并且热收缩率下降，稳定性有所提高。另外，采用电镜扫描对没有氟化处理的基膜ZD25和氟化基膜ZD25进行观察，结果如图1和图2所示，图1为没有氟化处理的基膜ZD25，图2为氟化基膜ZD25。可见，经过氟化处理后，引发了聚烯烃微孔膜分子链的缠接，有利于提高抗穿刺能力和拉伸强度，这与表1的结果是相符的。此外，本例采用达因笔测试了氟化处理前后的基膜ZD25的达因能，以体现氟化处理对基膜表面极性和浸润性的影响。测试结果显示，测试液在基膜ZD25上呈点状分布，不能很好的覆盖在基膜ZD25上，这与聚丙烯不带极性、表面浸润性的事实相符；而对于氟化处理后的氟化基膜ZD25，测试液能够均匀的覆盖在其表面，几乎没有点状液滴，可见，经过氟化处理后，的确改善了基膜的表面极性和浸润性，这为陶瓷涂层的涂覆奠定了基础。进一步的，本例分别对没有氟化处理的基膜ZD25和氟化基膜ZD25进行陶瓷涂层涂覆，分别制成电池隔膜，并测试两个隔膜各项性能。具体如下：本例采用的陶瓷浆料为常规的氧化铝陶瓷浆料，主要材料是氧化铝、水、增稠剂和粘结剂以及少量分散剂。其中，氧化铝、水、增稠剂、粘结剂、分散剂的比例为重量比1/1.42/0.0099/0.05/0.03。将各组分均匀分散到水中即获得陶瓷浆料，将陶瓷浆料分别涂覆在没有氟化处理的基膜ZD25和氟化基膜ZD25，烘干，即获得两个陶瓷涂层隔膜。制备好隔膜后，本例分别对两个陶瓷涂层隔膜的厚度、透气性、拉伸强度MD、穿刺强度、收缩率MD、收缩率TD和剥离强度进行了对比测试。透气性、拉伸强度MD、穿刺强度、收缩率MD、收缩率TD的测试方法参照前面基膜ZD25和氟化基膜ZD25的测试。剥离强度的测试方法为，将涂有陶瓷涂层的样品裁取宽2cm，长20cm。将裁好的样品平整的粘贴到粘贴好的宽为2cm，长为8cm双面胶直尺上，粘贴完毕立即上机测量，测试速度为300mm/min，测试距离为200mm。各项测试结果如表2所示。表2基膜和氟化基膜涂覆陶瓷涂层后的测试结果表2的结果显示，氟化处理后，陶瓷涂层的剥离强度明显提高，即提高了基膜与陶瓷涂层的表面粘接力；并且，陶瓷涂层均匀，透气性、拉伸强度、穿刺强度都有不同程度的提高，热稳定性更好。以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请保护范围。当前第1页1 2 3