一种PMMA凝胶涂布隔膜的制备方法与流程

本发明属于锂电池隔膜材料领域，具体涉及一种pmma凝胶涂布隔膜的制备方法。

背景技术：

锂离子电池作为二次充电电池，具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和绿色环保等优势，广泛应用于便携式电子设备、电动工具、电动车辆及储能等方面。隔膜是锂离子电池中三大主材之一，与电池循环寿命、安全、电流密度等直接相关。

随着消费者对电池长寿命、高倍率、高安全、轻质化的需求越来越高，传统锂离子电池隔膜已无法满足要求，传统陶瓷涂布隔膜使用在电池中的使用领域有限，无法解决聚合物电池的鼓包、化成厚度增加大的问题，而pvdf涂布隔膜可改善鼓包和电池厚度增加的问题，但会影响电池的倍率、循环等性能，而使用pmma涂层的方式可以很好的解决上述难题，对于完善产业链结构具有重要的作用。

但是，pmma涂布隔膜在生产过程中，会出现pmma浆料分散不均匀、不稳定的问题，导致pmma涂层质量差、缺陷多，直接影响了pvdf涂布隔膜的性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，能够提高pmma浆料的均匀性和稳定性，进而提高涂层质量和隔膜性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将pmma粉体与水按照4:6-9:1的质量比混合，并加入接枝剂，然后研磨，再搅拌分散，得到接枝pmma分散液；

(2)将步骤(1)制备的接枝pmma分散液稀释，配制成涂布浆料；

(3)将隔膜送入涂布装置，使用步骤(2)配制的涂布浆料进行涂布；

(4)将经过步骤(3)涂布后的隔膜干燥、收卷，得到pmma凝胶涂布隔膜。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，将pmma粉体与水按照6:4-8:2的质量比混合。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，接枝剂为硅烷偶联剂或络合物偶联剂中的一种或几种。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，加入的接枝剂为pmma粉体质量的0.5％-4％。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，研磨过程采用行星式球磨机、立式研磨机和卧式研磨机的一种或几种搭配使用，研磨时间为0.5-2h。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，搅拌分散过程以700-1500r/min的搅拌速率分散2-4h。

作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，采用羧甲基纤维素钠溶液将接枝pmma分散液稀释至pmma含量为0.2-15wt％，然后加入助剂，配制成涂布浆料。

作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，隔膜为聚烯烃基膜或在聚烯烃基膜上涂布了无机陶瓷颗粒涂层的陶瓷隔膜。

作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，聚烯烃基膜为厚度4-32μm、孔隙率30-80％的聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯和聚丙烯复合膜。

作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，涂层厚度为0.1-3μm。

本发明的有益效果在于：

本发明通过高固含研磨接枝的方法，显著改善了接枝剂与pmma粉体表面的接触效率，大大提高了接枝剂在pmma表面的接枝率，由于接枝率的提高使pmma表面携带更多的电荷，使颗粒间斥力增加，有利于浆料分散稳定，从而提高了pmma浆料的均匀性和稳定性，进而提高了涂层质量，制备的涂布隔膜离子电导率高，并且粘接性能优异。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1制备的pmma凝胶涂布隔膜的扫描电镜图片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)将pmma粉体与水按照4:6的质量比混合，并加入占pmma粉体质量1％的kh-550接枝剂，然后采用卧式研磨机研磨0.5h，再采用搅拌器以1000r/min的搅拌速率分散2h，得到接枝pmma分散液；

(2)将步骤(1)制备的接枝pmma分散液用羧甲基纤维素钠溶液稀释至pmma含量为0.6wt％，然后加入分散剂、聚丙烯酸粘接剂乳液、氟碳表面活性剂，配制成涂布浆料；

(3)取单面涂布了无机陶瓷颗粒涂层的陶瓷隔膜，将隔膜送入涂布装置，使用步骤(2)配制的涂布浆料进行双面涂布；

(4)将经过步骤(3)涂布后的隔膜干燥、收卷，得到pmma凝胶涂布隔膜。

图1为实施例1制备的pmma凝胶涂布隔膜的扫描电镜图片，从图中可以看出，pmma在膜面上分散均匀，没有团聚现象。

实施例2：

实施例2与实施例1不同之处在于：步骤(1)中，将pmma粉体与水按照6:4的质量比混合。

实施例3：

实施例3与实施例1不同之处在于：步骤(1)中，采用行星式球磨机研磨。

实施例4：

实施例4与实施例1不同之处在于：步骤(2)中，将接枝pmma分散液用羧甲基纤维素钠溶液稀释至pmma含量为2wt％。

对比例1：

(1)将pmma粉体与羧甲基纤维素钠溶液混合至pmma含量为0.6wt％，并加入占pmma粉体质量1％的kh-550接枝剂，然后采用搅拌器以1000r/min的搅拌速率分散2h，得到pmma分散液；

(2)往步骤(1)制备的pmma分散液中加入分散剂、聚丙烯酸粘接剂乳液、氟碳表面活性剂，配制成涂布浆料；

(3)取单面涂布了无机陶瓷颗粒涂层的陶瓷隔膜，将隔膜送入涂布装置，使用步骤(2)配制的涂布浆料进行双面涂布；

(4)将经过步骤(3)涂布后的隔膜干燥、收卷，得到pmma凝胶涂布隔膜。

将实施例1-4和对比例1-制备的隔膜在相同的条件下进行性能测试，结果如表1所示。

表1隔膜性能测试结果对比情况

由表1的各项性能指标来看，实施例1-4通过高固含研磨接枝的方法，接枝率远远高于对比例1，从而提高了pmma浆料的均匀性和稳定性，进而提高了涂层质量，表现出厚度均匀，透气度增加少，隔膜堵孔概率低，隔膜的离子电导率高，并且粘接性能优异。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：

1.一种pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将pmma粉体与水按照4:6-9:1的质量比混合，并加入接枝剂，然后研磨，再搅拌分散，得到接枝pmma分散液；

(2)将步骤(1)制备的接枝pmma分散液稀释，配制成涂布浆料；

(3)将隔膜送入涂布装置，使用步骤(2)配制的涂布浆料进行涂布；

(4)将经过步骤(3)涂布后的隔膜干燥、收卷，得到pmma凝胶涂布隔膜。

2.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将pmma粉体与水按照6:4-8:2的质量比混合。

3.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，接枝剂为硅烷偶联剂或络合物偶联剂中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，加入的接枝剂为pmma粉体质量的0.5％-4％。

5.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，研磨过程采用行星式球磨机、立式研磨机和卧式研磨机的一种或几种搭配使用，研磨时间为0.5-2h。

6.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，搅拌分散过程以700-1500r/min的搅拌速率分散2-4h。

7.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，采用羧甲基纤维素钠溶液将接枝pmma分散液稀释至pmma含量为0.2-15wt％，然后加入助剂，配制成涂布浆料。

8.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，隔膜为聚烯烃基膜或在聚烯烃基膜上涂布了无机陶瓷颗粒涂层的陶瓷隔膜。

9.根据权利要求8所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，聚烯烃基膜为厚度4-32μm、孔隙率30-80％的聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯和聚丙烯复合膜。

10.根据权利要求1所述的pmma凝胶涂布隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，涂层厚度为0.1-3μm。

技术总结
本发明公开了一种PMMA凝胶涂布隔膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将PMMA粉体与水按照4:6‑9:1的质量比混合，并加入接枝剂，然后研磨，再搅拌分散，得到接枝PMMA分散液；(2)将接枝PMMA分散液稀释，配制成涂布浆料；(3)将隔膜送入涂布装置，使用涂布浆料进行涂布；(4)将涂布后的隔膜干燥、收卷，得到PMMA凝胶涂布隔膜。本发明通过高固含研磨接枝的方法，大大提高了接枝剂在PMMA表面的接枝率，从而提高了PMMA浆料的均匀性和稳定性，进而提高了涂层质量，制备的涂布隔膜离子电导率高，并且粘接性能优异。

技术研发人员：王志豪;陶晶;杜辉;王思双
受保护的技术使用者：重庆云天化纽米科技股份有限公司
技术研发日：2020.02.19
技术公布日：2020.05.29