电池隔膜及其制备方法和锂离子电池与流程

本发明涉及电池，特别涉及一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池。

背景技术：

1、目前，市场上锂电池隔膜的主要技术方案：聚乙烯基材/al2o3涂层(勃母石涂层)/pvdf涂层。其中，聚乙烯基材是超高分子量的聚乙烯多孔膜，利用微凹版涂布工艺生成al2o3涂层(勃母石涂层)，再用喷涂/辊涂工艺生成pvdf涂层。

2、现在的技术方案有两方面问题：(1)氧化铝涂层可以提升隔膜耐高温性能，但是对隔膜的闭孔温度没有降低作用；电池出现热失效时隔膜在达到闭孔温度时，会先闭合孔洞阻止锂离子和电子通过，切断电池内部进一步的电化学反应，延缓了发生内短路的时间；目前的隔膜技术对降低闭孔温度没有改善效果；(2)pvdf涂层主要作用是粘接隔膜与正负极片，起到卷芯定型的作用。目前的pvdf涂层存在着粘接力不强以及隔膜透气性不好的问题，而且成本较高。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池，以解决现有隔膜闭孔温度较高，以及与极片粘接强度较低的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种电池隔膜，包括隔膜基膜以及设置在所述隔膜基膜表面的涂层，所述涂层内包括聚烯烃蜡微球和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒；

4、所述聚烯烃蜡微球的粒径范围为1-15μm，熔化温度为100-135℃。

5、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上所述聚烯烃蜡微球包括由乙烯、丙烯、丁二烯、戊二烯或四氟乙烯中的任意一种形成的均聚物或由至少两种形成的共聚物以及改性的共聚物；

6、和/或，所述聚烯烃蜡微球的分子量为2000-16000。

7、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述聚烯烃蜡微球的制备方法包括以下步骤：

8、(a)将聚烯烃蜡粉体加入到溶剂中混合分散，得到混合液ⅰ；

9、(b)将含有表面活性剂的乙醇溶液加入到混合液ⅰ中，使发生反应，以将表面活性剂接枝到聚烯烃蜡表面，得到混合液ⅱ；

10、(c)将乳化剂、水与混合液ⅱ混合，使进行乳化，得到聚烯烃蜡乳液；

11、(d)将聚烯烃蜡乳液进行旋转雾化造粒处理，然后干燥，得到聚烯烃蜡微球。

12、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述溶剂包括甲苯和/或二甲苯；

13、和/或，步骤(a)中，混合分散的温度为80-85℃；

14、和/或，步骤(b)中，所述含有表面活性剂的乙醇溶液中表面活性剂包括聚醚胺，表面活性剂在含有表面活性剂的乙醇溶液中的质量分数为0.5-0.8％；

15、和/或，步骤(b)中，反应温度为90-95℃，反应时间为2.0-2.5h；

16、和/或，步骤(c)中，所述乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、二乙醇胺、氨甲基丙醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合；

17、和/或，步骤(a)-(c)中，所述聚烯烃蜡粉体、表面活性剂、溶剂和乳化剂的质量比为(8-20)：(0.04-0.8)：(70-88)：(0.04-0.8)；其中，总溶剂的质量为步骤(a)中溶剂、步骤(b)中乙醇和步骤(c)中水的质量总和；

18、和/或，步骤(c)中，乳化温度为90-95℃，乳化时间为60-75min；

19、和/或，步骤(d)中，旋转雾化造粒处理时的雾化压力≥5.0mpa，载体气体压力为0.6-0.8mpa，气液进料质量比为(1.5-2.0)：1，所采用的雾化器喷嘴口径为0.5-0.8mm；

20、和/或，步骤(d)中，干燥温度为50-90℃。

21、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的平均粒径d50为5-15μm；

22、和/或，所述聚烯烃蜡微球和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒均匀分布在所述涂层中；

23、和/或，所述涂层的厚度为2-6μm；

24、和/或，所述隔膜基膜为聚烯烃隔膜。

25、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述涂层包括以下组分：聚烯烃蜡微球、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、增稠剂、粘合剂以及任选的分散剂和任选的润湿剂。

26、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述增稠剂包括甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、脲改性聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合；

27、和/或，所述粘合剂为丙烯酸类粘合剂，包括聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、有机硅改性聚丙烯酸酯、聚氨酯改性聚丙烯酸酯或甲基丙烯酰环氧酯中的任意一种或至少两种的组合；

28、和/或，所述分散剂包括六偏磷酸钠、磷酸三乙酯、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、萘磺酸缩合物、纤维素磺酸钠或木质素磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合；

29、和/或，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物；

30、和/或，所述涂层内，聚烯烃蜡微球、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、增稠剂、粘合剂、分散剂和润湿剂的质量比为(5-20)：(10-40)：(20-40)：(3-8)：(0-0.05)：(0-0.6)。

31、本发明还提供了上述电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

32、将聚烯烃蜡微球、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、增稠剂、粘合剂、水以及任选的分散剂和任选的润湿剂混合均匀，得到浆料；

33、将浆料涂覆于隔膜基膜的至少一个表面，然后干燥以形成涂层，得到电池隔膜。

34、进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述聚烯烃蜡微球在所述浆料中的质量占比为5-20％；

35、和/或，以浆料质量为100％计，所述浆料包括具有以下质量分数的原料：聚烯烃蜡微球5-20％，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒10-40％，增稠剂20-40％，粘合剂3-8％，分散剂0.01-0.05％，润湿剂0.06-0.6％以及余量的水；

36、和/或，所述混合时并伴随搅拌，搅拌的速度为200-1000rpm，搅拌时间为30min-6h；

37、和/或，所述浆料在所述隔膜基膜表面的涂覆量为0.5-1.5g/m2。

38、本发明还提供了一种锂离子电池，包含上述电池隔膜或上述电池隔膜的制备方法制得的电池隔膜。

39、与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下技术效果：

40、(1)本发明提供了一种电池隔膜，包括隔膜基膜以及设置在隔膜基膜表面的涂层，涂层内采用聚烯烃蜡微球与聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)颗粒复配，使得该电池隔膜具有较低的热闭孔温度和较高的极片粘接强度，可以大大提高电池的安全性能与循环寿命能力。

41、(2)本发明提供了上述电池隔膜的制备方法，该制作方法操作简单，工艺稳定，适合工业化规模生产。

42、(3)本发明还提供了一种锂离子电池，包含上述电池隔膜或采用上述电池隔膜的制备方法制得的电池隔膜。鉴于上述电池隔膜所具有的优势，使得包含其的锂离子电池具有良好的安全性能和较长的循环寿命。