[发明专利]有机无机复合葡萄颗粒结构材料、浆料、隔膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种有机无机复合葡萄颗粒结构材料、浆料、隔膜及制备方法，其中有机无机复合葡萄颗粒结构材料，其特征在于，按重量份计，包括无机纳米颗粒1‑5份；低溶胀导离子聚合物层30‑90份；高粘结性导离子聚合物层10‑30份。有机无机复合葡萄结构涂层浆料按质量百分比计，包括有机无机复合葡萄颗粒结构材料5％‑20％，陶瓷颗粒20％‑50％，粘结剂1％‑10％，水40％‑60％。将有机无机复合葡萄结构涂层浆料涂覆在聚烯烃膜的一侧或两侧，热风烘干后，得到锂离子电池隔膜。本发明的锂离子电池隔膜具有高耐热性和高粘接性，应用于锂离子电池中，使得电池的安全性能、电化学性能可得到提高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种有机无机复合葡萄颗粒结构材料、浆料、隔膜及制备方法。

背景技术

作为锂离子电池的重要组成部分，隔离膜对锂离子电池的循环寿命具有重要影响。现有的锂离子电池涂覆隔膜涂层通常包括无机涂层隔膜、有机涂层隔膜、以及涂布在无机涂层至少一面上的有机涂层。也有PVDF混涂陶瓷的技术开发和发明专利，但是实际应用过程中，PVDF无法在满足耐热的情况下同时实现高粘接。主要的原因是PVDF本身做为一款高分子材料，是影响耐热的因子，混涂浆料中PVDF含量小于20％后无法提供电池需求的粘接力，大于20％后耐热无法达到应用中130℃热变形小于5％的要求。混涂的优点的节约工序，将目前行业中先涂陶瓷后涂胶的工艺优化成只用一次涂覆解决，是复合技术升级需求。用什么材料来满足这个需求？本发明是从纳米材料结合有机无机包覆，利用纳米材料分散，原位聚合生长有机物，来合成新材料。解决行业中一次涂覆耐热和粘接无法兼顾的问题。

工艺方法易操作控制，成本低廉，具备产业化应用前景，具有极高的经济价值和社会价值。

锂离子电池尤其是高能量密度动力锂离子电池在循环充放电过程中，一个重要的指标是大电流充放电性能必须达到一个全新的量级，大电流充放电过程中锂电池的安全性能问题凸显出来。第一：传统聚烯烃隔膜存在热稳定性差，电池安全性能难以保障。第二：电极材料充放电过程中膨胀-收缩会导致隔膜发生褶皱现象，隔膜与极片之间的界面存在间隙，容易产生锂枝晶的风险。目前首要解决方案是在聚烯烃隔膜上涂覆无机陶瓷涂层，增加隔膜的耐热性能，然后在陶瓷涂层的基础上，再涂覆一层聚合物涂层，增加隔膜与极片之间的粘接力，在电极膨胀收缩过程中保持与极片之间的紧密粘接，从而减少褶皱现象的发生。但是，这种多次涂覆加工的方法不仅增加了隔膜的制造成本，切多次涂覆会增加隔膜的厚度，增大隔膜的内阻，从而降低电池的能量密度和电化学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种有机无机复合葡萄颗粒结构材料、浆料、隔膜及制备方法，该具有有机无机复合葡萄颗粒结构材料的涂层浆料、以及锂离子电池涂覆隔膜，具有高耐热性和高粘接性。

所采用的技术方案为：

一种有机无机复合葡萄颗粒结构材料，按重量份计，包括以下成分：

无机纳米颗粒 1-5份；

第一层包覆无机纳米颗粒的低溶胀导离子聚合物层 30-90份；

第二层包覆无机纳米颗粒的高粘结性导离子聚合物层 10-30份。

进一步地，所述无机纳米颗粒为纳米氧化铝、纳米钛酸钡、纳米氧化钛、碳纳米线、纳米氧化硅、纳米氧化锆中的一种或几种。

进一步地，所述低溶胀导离子聚合物层主要为合成的PMMA；所述高粘结性导离子聚合物的单体为聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、羟甲基丙烯酰胺、丁苯橡胶、丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸羟乙酯中的一种或其共聚物。

进一步地，所述有机无机复合葡萄结构颗粒结构材料的平均粒径为2μm-20μm。