一种孔径一致的复合涂覆隔膜及其制备方法与流程

本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种孔径一致的复合涂覆隔膜及其制备方法。

背景技术：

由于锂离子电池隔膜与极片粘结性差，导致锂离子电池充放电过程中，隔膜与极片容易脱离，从而降低了电池的循环寿命等性能。同时，隔膜自身对电解液亲和性差、耐热性能差，从而导致锂离子电池的安全性、电性能较差。因此，业内大多使用陶瓷、聚合物双层涂层或者混合单层涂层提高基膜与极片的粘接性，提高隔膜的电解液亲和性、耐热性。但双层涂层增加了隔膜的体积、质量，降低了电池的能量密度；简单的混合单层涂层只是在耐热性和极片粘结性之间的妥协，两方面性能均没有得到很好的改善。同时，两种方式均改变了整体隔膜孔的结构，使电池内阻增大，造成电池电性能的下降。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种孔径一致的复合涂覆隔膜及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合涂覆隔膜，包括：基膜和涂覆于基膜表面上的复合涂层；以及所述复合涂层中含有聚合物组合颗粒和陶瓷组合颗粒，以使复合涂层中的微孔孔径与基膜保持一致。

进一步的，所述聚合物组合颗粒与陶瓷组合颗粒的质量比为1：（0.5-20）。

进一步的，所述聚合物组合颗粒包括：至少两种粒度的聚合物颗粒，其粒径范围分别为0.1μm-4μm、4-8μm；以及二者的质量比为1：（0.1-10）。

进一步的，所述聚合物组合颗粒包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯腈中的一种或几种。

进一步的，所述陶瓷组合颗粒包括至少一种粒度的陶瓷颗粒；当陶瓷颗粒的粒度为一种时，其粒径范围为0.1μm-3μm；当陶瓷颗粒的粒度为两种时，其粒径范围分别为0.1μm-0.6μm、0.6-3μm，且二者质量比为1：（0.1-10）。

进一步的，所述陶瓷颗粒包括氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钛、氧化镁、氧化铬、氧化锌中的一种或几种。

进一步的，所述基膜包括聚丙烯膜、聚乙烯膜或二者的多层复合膜；以及所述基膜中含有孔径为0.01μm-0.8μm的微孔。

另一方面，本发明还提供了一种复合涂覆隔膜的制备方法，包括：制备复合涂层浆料；将复合涂层浆料涂覆在基膜表面；以及烘干，得到复合涂覆隔膜。

进一步的，所述复合涂层浆料包括以下质量份数的原料：去离子水：50-95份；聚合物组合颗粒：1-40份；陶瓷颗粒：1-45份；粘结剂：1-20份；分散剂：0.1-25份；润湿剂：0.1-15份；稳定剂：0.5-30份；以及其他助剂：0.1-10份。

进一步的，所述聚合物组合颗粒中的聚合物颗粒适于由聚合物粉体原料经强分散制得；聚合物粉体原料适于由聚合物单体颗粒团聚；以及聚合物单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。

本发明的有益效果是，本发明的复合涂覆隔膜包含特定比例的聚合物组合颗粒、陶瓷组合颗粒，可以制造出孔径与基膜一致的复合涂层，提高了隔膜的耐热性、电解液亲和性、与电池正负极片的粘结力，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的复合涂覆隔膜的结构示意图；

图2是本发明的复合涂覆隔膜的制备工艺流程图；

图1中：基膜1、复合涂层2、聚合物组合颗粒3、陶瓷组合颗粒4、电池极片5、复合涂覆隔膜6。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

见图1，本实施例1提供了一种复合涂覆隔膜，包括：基膜1和涂覆于基膜表面上的复合涂层2；以及所述复合涂层2中含有聚合物组合颗粒3和陶瓷组合颗粒4，以使复合涂层2中的微孔孔径与基膜1保持一致。

可选的，所述聚合物组合颗粒3与陶瓷组合颗粒4的质量比为1：（0.5-20）,可选为1：5或1：10。

可选的，所述基膜1包括聚丙烯膜、聚乙烯膜或二者的多层复合膜；以及所述基膜中含有孔径为0.01μm-0.8μm的微孔。

可选的，所述聚合物组合颗粒3包括：至少两种粒度的聚合物颗粒，其粒径范围分别为0.1μm-4μm、4-8μm；以及二者的质量比为1：（0.1-10）。其中所述聚合物组合颗粒3包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯腈中的一种或几种。

可选的，所述陶瓷组合颗粒4包括至少一种粒度的陶瓷颗粒；当陶瓷颗粒的粒度为一种时，其粒径范围为0.1μm-3μm；当陶瓷颗粒的粒度为两种时，其粒径范围分别为0.1μm-0.6μm、0.6-3μm，且二者质量比为1：（0.1-10）。。其中所述陶瓷颗粒包括氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钛、氧化镁、氧化铬、氧化锌中的一种或几种。

本实施方式的复合涂层通过粘结剂将聚合物颗粒、陶瓷颗粒与基膜粘接在一起，通过陶瓷颗粒为隔膜耐热性提供支撑；聚合物颗粒为复合涂层与电池正负极片粘接提供粘结力；大粒度的陶瓷颗粒和聚合物组合颗粒提供支架造孔，通过调整大粒度颗粒和小粒度颗粒的比例，可以调节复合涂层中的微孔孔径与基膜保持一致，提高了隔膜的电解液亲和性，从而提高了降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例2还提供了一种复合涂覆隔膜的制备方法，包括：制备复合涂层浆料；将复合涂层浆料涂覆在基膜表面；以及烘干，得到复合涂覆隔膜。

具体的，所述复合涂层浆料包括以下质量份数的原料：去离子水：50-95份；聚合物组合颗粒：1-40份；陶瓷组合颗粒：1-45份；粘结剂：1-20份；分散剂：0.1-25份；润湿剂：0.1-15份；稳定剂：0.5-30份；以及其他助剂：0.1-10份。

可选的，所述复合涂层浆料包括以下质量份数的原料：去离子水：80份；聚合物组合颗粒：20份；陶瓷组合颗粒：25份；粘结剂：15份；分散剂：5份；润湿剂：12份；稳定剂：20份；以及其他助剂：8份。

可选的，所述聚合物组合颗粒中的聚合物颗粒适于由聚合物粉体原料经强分散制得；聚合物粉体原料适于由聚合物单体颗粒团聚；以及聚合物单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。

具体的，聚合物粉体原料为多单体团聚状态，经强分散能将部分团聚体打开成粒度不同的聚合物颗粒，聚合物单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。另外，分散程度能够决定浆料中不同粒度颗粒数量的比例，分散程度越高，小粒径聚合物颗粒就越多，大粒径聚合物颗粒就越少。

综上所述，现有技术的涂覆隔膜孔径比基膜孔径偏小，相比基膜，孔径分布会向小孔径偏移。本孔径一致的复合涂覆隔膜及其制备方法，其复合涂层由不同粒度的聚合物组合颗粒和陶瓷组合颗粒组成，大粒度颗粒有支撑、造孔作用，小颗粒提供隔膜与极片的主要粘接力、及为隔膜耐热性提供支撑，由此，特定比例的聚合物组合颗粒、陶瓷颗粒组成孔径与基膜一致的复合涂层，提高了隔膜的耐热性、电解液亲和性、与极片的粘结力，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。

实施例3

将65份去离子水、0.91份第一聚合物颗粒、0.19份第二聚合物颗粒、3.64份第一陶瓷颗粒、0.36份第二陶瓷颗粒、4份粘结剂、3份分散剂、2份润湿剂、3份稳定剂、3份其他助剂混合均匀，制备复合涂层浆料。

其中第一聚合物颗粒粒度为0.1μm，第二聚合物颗粒的粒度在4μm，二者质量比为1：0.1，聚合物初始粒度为0.1-0.5μm；第一陶瓷颗粒的粒度在0.1μm，第二陶瓷颗粒的粒度在0.6μm，其比例为1：0.1；其中，聚合物颗粒、陶瓷颗粒的质量比在1：4。

以聚乙烯膜为基材，将复合涂层浆料采用面涂工艺进行涂覆，其中，面涂工艺采用微凹版涂覆，涂覆速度为20m/min，烘干温度为65℃。所制涂覆膜和基材的孔径均在0.01μm，孔径保持一致。

实施例4

将50份去离子水、0.7份第一聚合物颗粒、1.3份第二聚合物颗粒、0.25份第一陶瓷颗粒、0.75份第二陶瓷颗粒、1份粘结剂、0.1份分散剂、0.1份润湿剂、0.5份稳定剂、0.1份其他助剂混合均匀，制备复合涂层浆料。

其中第一聚合物颗粒粒度为0.8μm，第二聚合物颗粒的粒度在4.6μm，二者质量比为1：2，聚合物初始粒度为0.1-0.5μm；第一陶瓷颗粒的粒度在0.15μm，第二陶瓷颗粒的粒度在1μm，其比例为1：3；其中，聚合物颗粒、陶瓷颗粒的质量比在1：0.5。

以聚丙烯膜为基材，将复合涂层浆料采用面涂工艺进行涂覆，其中，面涂工艺采用微凹版浸涂，涂覆速度为5m/min，烘干温度为50℃。所制涂覆膜和基材的孔径均在0.1μm，孔径保持一致。

实施例5

将75份去离子水、3份第一聚合物颗粒、12份第二聚合物颗粒、2.5份第一陶瓷颗粒、12.5份第二陶瓷颗粒、7份粘结剂、9份分散剂、6份润湿剂、10份稳定剂、4份其他助剂混合均匀，制备复合涂层浆料。

其中第一聚合物颗粒粒度为1.5μm，第二聚合物颗粒的粒度在5.5μm，二者质量比为1：4，聚合物初始粒度为0.1-0.5μm；第一陶瓷颗粒的粒度在0.2μm，第二陶瓷颗粒的粒度在1.5μm，其比例为1：5；其中，聚合物颗粒、陶瓷颗粒的质量比在1：1。

以聚乙烯聚丙烯复合膜为基材，将复合涂层浆料采用面涂工艺进行涂覆，其中，面涂工艺采用微凹版涂覆，涂覆速度为50m/min，烘干温度为70℃。所制涂覆膜和基材的孔径均在0.3μm，孔径保持一致。

实施例6

将90份去离子水、5份第一聚合物颗粒、35份第二聚合物颗粒、4份第一陶瓷颗粒、28份第二陶瓷颗粒、13份粘结剂、14份分散剂、10份润湿剂、16份稳定剂、8份其他助剂混合均匀，制备复合涂层浆料。

其中第一聚合物颗粒粒度为2.5μm，第二聚合物颗粒的粒度在6.2μm，二者质量比为1：7，聚合物初始粒度为0.1-0.5μm；第一陶瓷颗粒的粒度在0.32μm，第二陶瓷颗粒的粒度在2μm，其比例为1：7；其中，聚合物颗粒、陶瓷颗粒的质量比在1：0.8。

以聚丙烯膜为基材，将复合涂层浆料采用面涂工艺进行涂覆，其中，面涂工艺采用微凹版涂覆，涂覆速度为80m/min，烘干温度为80℃。所制涂覆膜和基材的孔径均在0.5μm，孔径保持一致。

实施例7

将95份去离子水、0.1份第一聚合物颗粒、0.9份第二聚合物颗粒、2份第一陶瓷颗粒、18份第二陶瓷颗粒、18份粘结剂、20份分散剂、12份润湿剂、30份稳定剂、6份其他助剂混合均匀，制备复合涂层浆料。

其中第一聚合物颗粒粒度为3.2μm，第二聚合物颗粒的粒度在7.6μm，二者质量比为1：9，聚合物初始粒度为0.1-0.5μm；第一陶瓷颗粒的粒度在0.4μm，第二陶瓷颗粒的粒度在2.5μm，其比例为1：9；其中，聚合物颗粒、陶瓷颗粒的质量比在1：20。

以聚乙烯膜为基材，将复合涂层浆料采用面涂工艺进行涂覆，其中，面涂工艺采用微凹版涂覆，涂覆速度为130m/min，烘干温度为95℃。所制涂覆膜和基材的孔径均在0.7μm，孔径保持一致。

实施例8

将85份去离子水、1.8份第一聚合物颗粒、18.2份第二聚合物颗粒、3.6份第一陶瓷颗粒、36.4份第二陶瓷颗粒、20份粘结剂、25份分散剂、15份润湿剂、25份稳定剂、10份其他助剂混合均匀，制备复合涂层浆料。

其中第一聚合物颗粒粒度为4μm，第二聚合物颗粒的粒度在8μm，二者质量比为1：10，聚合物初始粒度为0.1-0.5μm；第一陶瓷颗粒的粒度在0.6μm，第二陶瓷颗粒的粒度在3μm，其比例为1：10；其中，聚合物颗粒、陶瓷颗粒的质量比在1：2。

以聚丙烯膜为基材，将复合涂层浆料采用面涂工艺进行涂覆，其中，面涂工艺采用微凹版涂覆，涂覆速度为120m/min，烘干温度为100℃。所制涂覆膜和基材的孔径均在0.8μm，孔径保持一致。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。