[发明专利]一种锂电池隔膜用耐热水性涂层及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种锂电池隔膜用耐热水性涂层，它是包含水性PVDF球状颗粒、水性耐高温聚合物的复合涂层；所述水性PVDF球状颗粒、和水性耐高温聚合物的质量比为80‑90:3‑7，所述水性PVDF球状颗粒的粒径为100‑300nm。本发明通过低速、高速、低速三次转速的调控与优化使得水性耐高温聚合物能够进入PVDF乳液的胶束内部，得到均匀的PVDF/耐高温聚合物复合浆料；该复合浆料中的耐高温聚合物附着在每个PVDF颗粒表面，所以解决了PVDF和耐高温粘接剂分布不均的问题；使用该浆料涂布在聚烯烃隔膜基材形成的耐热水性涂层拥有极高的均一性，从而耐热水性涂层的电化学综合性能和耐高温性能都得到了很好的提升，可以有效提高锂电池隔膜的耐高温性及电池循环性能。

技术领域

本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种锂电池隔膜用耐热水性涂层及其制备方法、应用。

背景技术

随着电动汽车的不断发展，锂电池的性能必须进一步提升才能满足电动汽车的要求，隔膜作为正负极之间的阻隔物对锂离子电池的性能起到至关重要的作用，其性能直接影响到电池的容量和循环，特别是影响到电池安全性能的重要因素，在隔膜表面进行涂覆是提高隔膜安全性的有效方法。申请号为CN201210000157.5的专利公开了一种隔膜，该隔膜是由涂覆在基膜表面的陶瓷材料层和涂覆在陶瓷层外表面的聚合物粘结层组成，一定程度上提高了隔膜的耐热性能及机械强度，但是相对于基膜，涂覆隔膜的透气损失较大，阻碍锂离子的传导；增大锂电池内阻，而且隔膜厚度及重量大大增加。

水性PVDF(聚偏氟乙烯)涂覆的锂离子电池隔膜是在传统隔膜的基础上，经过特殊工艺处理表面涂覆PVDF材料。相对于传统的陶瓷隔膜透气损失较大，阻碍锂离子的传导；增大锂电池内阻，隔膜厚度及重量大大增加，缩小电池中正负极材料的有效利用空间等问题，PVDF涂覆层可与锂离子电池中电解质结合为稳定的凝胶质导电聚合物，显著提高锂离子电池的性能。PVDF涂覆隔膜能够增加电池的循环性能；粘接隔膜和极片，使得极片硬度变高，电池更薄更结实，方便加工和运输。

传统的PVDF水性涂层以及水性PVDF与聚合物或无机粒子的复合涂层，都是通过简单的搅拌混合，获得涂覆浆料。例如专利CN 106784532 A公布了一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆的制备方法，该专利通过将水性PVDF和无机粒子共混，制备水性涂层浆料。专利CN105119000 A公布了一种锂离子电池用的水性PVDF浆料及其制备方法，该专利通过使用大量助剂，机械搅拌用来分散PVDF和粘接剂。上述技术在改善锂电池循环性能上具有一定作用，但是依旧存在粘接剂和PVDF颗粒分布不均，并导致隔膜涂层中耐高温粘接剂和PVDF分离的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种耐热锂离子电池隔膜用水性涂层及其制备方法，解决了PVDF和耐高温粘接剂分布不均的问题，涂层的电化学综合性能和耐高温性能都得到了很好的提升。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种锂电池隔膜用耐热水性涂层，是由水性PVDF球状颗粒、水性耐高温聚合物组成的复合涂层，所述水性PVDF球状颗粒、和水性耐高温聚合物的质量比为80-90:3-7，所述水性PVDF球状颗粒的粒径为100-300nm。

按上述方案，所述的水性耐高温聚合物未水性聚酰亚胺或者水性聚四氟乙烯中的任意一种。

上述锂电池隔膜用耐热水性涂层的制备方法，首先由聚偏氟乙烯水性乳液和水性耐高温聚合物混合后，依次经第一次低速搅拌、高速搅拌、第二次低速搅拌，得到锂电池隔膜用耐热水性涂层浆料；然后，采用刮涂、辊涂、喷涂的方式将所述锂电池隔膜用耐热水性涂层浆料涂布在聚烯烃隔膜基材表面，经干燥后，在聚烯烃隔膜基材表面形成耐热水性涂层。

按上述方案，所述聚偏氟乙烯水性乳液和水性耐高温树脂以有效固含量计，质量比为80-90:3-7。