[发明专利]一种生物基隔膜涂敷液及其制备方法和在锂电池中的应用

说明书

本发明公开了一种一种生物基隔膜涂敷液及其制备方法和在锂电池中的应用，涉及电池隔膜技术领域，本发明以呋喃基聚酰胺类高分子化合物作为生物基聚合物，并添加PVDF、陶瓷颗粒和粘度调节剂制备生物基涂敷液；所制生物基涂敷液可以用于锂电池隔膜的制备，利用聚合物A和聚合物B的优良特性来提高锂电池隔膜的综合应用性能，拓宽锂电池隔膜的应用范围，提高锂电池的使用安全性，延长锂电池的使用寿命。

技术领域：

本发明涉及电池隔膜技术领域，具体涉及一种生物基隔膜涂敷液及其制备方法和在锂电池中的应用。

背景技术：

锂电池是指在电极材料中使用锂元素为主要活性物质的电池，由于锂是所有金属元素中原子量最小、密度最小、电化学当量最小、电极电势最负的电极材料，因此以金属锂或者锂合金作为负极材料的锂电池普遍具有开路电压高、比能量高、寿命长等优点，应用范围广。

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。

传统的锂电池隔膜涂敷材料主要包括芳纶和PVDF(聚偏氟乙烯)。虽然芳纶和PVDF都各有优点，但是芳纶的粘结性差，PVDF的耐热性能低，强度低，致使隔膜的安全性能低。

本发明添加生物基聚合物作为涂覆液的组分，该生物基聚合物属于呋喃基聚酰胺高分子化合物，可以制得综合应用性能优异的锂电池隔膜，提高锂电池的安全性，延长锂电池的使用寿命。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种生物基隔膜涂敷液及其制备方法，并将得到的生物基隔膜涂敷液应用于锂电池的加工，可以制得拉伸强度、穿刺强度和剥离强度高以及热稳定性好的锂电池隔膜，从而优化锂电池隔膜的应用性能，拓宽锂电池隔膜的应用范围。

本发明的一个目的在于提供一种生物基隔膜涂敷液，由PVDF、生物基聚合物、陶瓷颗粒、粘度调节剂制成；

所述生物基聚合物为聚合物A和/或聚合物B，结构式如下：

以上分子结构的聚合物A、聚合物B可以单独作为生物基聚合物用于隔膜涂敷液的制备，也可以同时将聚合物A和聚合物B作为生物基聚合物用于隔膜涂敷液的制备。

所述陶瓷颗粒为氧化铝、二氧化硅、氢氧化镁中的一种或几种。陶瓷颗粒的添加一方面可以提高涂敷液所形成涂层的强度，还可以减少PVDF和生物基聚合物的用量，从而降低涂敷液的制备成本。

所述陶瓷颗粒的粒径为0.3-0.8μm。

所述粘度调节剂为乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、碳酸二甲酯、碳酸二苯酯中的一种或几种。通过与涂敷液相容性好的粘度调节剂来调节涂敷液的粘度，保证涂覆液在基膜上的均匀涂布，从而在基膜上形成组成和厚度均一的涂层。

本发明的另一个目的在于提供一种上述生物基涂敷液的制备方法，包括以下步骤：

(1)向聚合反应釜中加入有机溶剂，再加入生物基聚合物，然后依次加入陶瓷颗粒、PVDF，搅拌混合，得到混合液；

(2)向混合液中加入粘度调节剂，搅拌混合，调节体系的粘度，得到生物基涂敷液。

所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

所述生物基聚合物、有机溶剂的重量比为(10-80):100。

当所述生物基聚合物同时选用聚合物A和聚合物B时，聚合物A、聚合物B的质量比为(0.5-2):1。