一种锂电池隔膜及其制备方法与流程

本申请涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池隔膜是电池中间的一层分隔电池的正极材料和负极材料的高分子材料薄膜。锂电池隔膜的主要特点是其具有微孔结构，通过微孔结构可以保证锂离子通过，同时阻断隔膜两侧的正负极材料直接联通造成短路。

2、现有的锂电池隔膜一般主要由聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)和聚乙烯(pe)复合材料为基材制备而成。现有技术一般通过湿法工艺或者干法工艺在基材上获得微孔结构。为了提高隔膜的耐高温性、浸润性、离子通过性等能力，通常会在基材的两侧涂覆各种浆料制备的涂层。

3、例如，cn 116315458 b公开了一种陶瓷隔膜,陶瓷隔膜包括基膜，所述基膜为多孔薄膜；第一涂层，所述第一涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述第一涂层包括多孔纳米复合陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；第二涂层，所述第二涂层设置在所述第一涂层的表面上，所述第二涂层包括多孔纳米复合陶瓷、高分子聚合物、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂。

4、cn 109860471 b公开了一种聚合物隔膜，包括聚合物基膜和所述聚合物基膜上的涂层，所述涂层含有粘结剂，所述粘结剂包括偏二氟乙烯类共聚物。该现有技术采用偏二氟乙烯类共聚物作为粘结剂；基膜是采购的平均孔径100nm的pp膜，涂覆之后形成的涂层的平均孔径为500nm。

5、一般而言，涂覆在基膜表面的涂层浆料具有相对较高的浸润性，以提高电解液通过隔膜上的微孔输送离子的能力。因而这些涂层浆料理论上应该比较容易进入到基膜的微孔结构中，从而有可能会堵塞部分微孔结构，使得隔膜的孔隙率和孔径都变小，从而影响隔膜的离子通过性，降低锂电池的性能。

6、cn 104183867 b公开了一种可以采用聚酯无纺布为基材的纳米单离子导体涂覆锂电池隔膜，该锂电池隔膜可以以无纺布为基材，采用单离子导体纳米颗粒和聚合物对基材进行表面修饰得到。无纺布的内部具有曲折多孔的特性，缺点是涂层浆料很难进入无纺布内部，对基膜的改性处理仅限于表层，隔膜的耐久性不够好。

7、cn 105514324 b公开了一种具有纳米孔径的pet无纺布基复合锂离子电池隔膜，包括亲水pet无纺布基材和高分子聚合物，高分子聚合物填充在亲水pet无纺布基材的小孔内，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠；采用超声、真空浸渍、低温烘干后热辊压的方法使高分子聚合物填充在pet亲水无纺布的小孔内。然而，该现有技术的实施例中，无纺布采用的是面积为10cm×10cm的很小的一块布料，在真空条件下水浴加热超声波分散1小时。真实的大规模工业生产不可能采用这么小的布料，真空条件下水分很容易蒸发，再加热一小时，高分子聚合物可能很难进入布料内部。另外，聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠填充在无纺布的小孔中，烘干后的纳米颗粒是否会掉粉也很难判断，而且由于聚乙烯醇或羟甲基纤维素钠易溶于水，在电解液中很快就会溶解，性能难以持久。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是提供一种锂电池隔膜及其制备方法，以减少或避免前面所提到的问题。

2、为解决上述技术问题，本申请提出了一种锂电池隔膜，包括无纺布基材，其中，所述无纺布基材内部填充有改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物，所述无纺布基材的外侧涂覆有一层pvdf树脂浆料层。

3、优选地，所述无纺布基材的厚度为5-100μm，孔隙率为50-90％。

4、优选地，所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物的粒径为10-20nm。

5、优选地，所述pvdf树脂粘接层的厚度为1-3μm。

6、本申请还提出了一种锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：将改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物与加热成液态的石蜡均匀混合，冷却成膏状混合物；将膏状混合物涂抹在无纺布基材的两侧表面，用刮板反复刮涂将膏状混合物填充到无纺布基材的孔隙中，直至无纺布基材的表面纤维无所述膏状混合物为止；在刮涂后的无纺布基材表面涂覆pvdf树脂浆料；对涂覆有pvdf树脂浆料的无纺布基材烘干使pvdf树脂浆料固化；将形成有pvdf树脂浆料层的无纺布基材夹持在两层吸油纸之间，用加热辊在两层吸油纸外侧进行挤压；将挤压后的隔膜用温度为75-80℃的热水喷淋冲洗，干燥后获得所述锂电池隔膜。

7、优选地，所述膏状混合物中的改性纳米二氧化硅气凝胶的含量为5wt％-10wt％。

8、优选地，所述膏状混合物中还添加有0.1-0.2wt％的染色剂，所述染色剂的颜色与无纺布基材的颜色不同。

9、优选地，所述制备方法进一步包括对纳米二氧化硅气凝胶颗粒进行表面改性的步骤，包括：将10-20重量份的纳米二氧化硅气凝胶颗粒添加到100-200重量的聚乙烯醇水溶液中，持续搅拌60-120分钟充分分散；然后将分散混合物经过冻干喷雾，获得经表面改性处理的纳米二氧化硅气凝胶颗粒物，过筛选取粒径10-20nm的颗粒物备用。

10、通过本申请的制备方法，可以在无纺布基材的内部挤压并固定多孔结构的二氧化硅气凝胶，并通过涂覆的浆料固定并封存住二氧化硅气凝胶，可以大幅提升隔膜的隔热性能以及电解液的吸附率等参数性能，且具备更好的持久性。

技术特征：

1.一种锂电池隔膜，包括无纺布基材，其特征在于，所述无纺布基材内部填充有改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物，所述无纺布基材的外侧涂覆有一层pvdf树脂浆料层。

2.如权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于，所述无纺布基材的厚度为5-100μm，孔隙率为50-90％。

3.如权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物的粒径为10-20nm。

4.如权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于，所述pvdf树脂粘接层的厚度为1-3μm。

5.一种如权利要求1-4之一所述的锂电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：将改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物与加热成液态的石蜡均匀混合，冷却成膏状混合物；将所述膏状混合物涂抹在无纺布基材的两侧表面，用刮板反复刮涂将膏状混合物填充到无纺布基材的孔隙中，直至无纺布基材的表面纤维无所述膏状混合物为止；在刮涂后的无纺布基材表面涂覆pvdf树脂浆料；对涂覆有pvdf树脂浆料的无纺布基材烘干使pvdf树脂浆料固化；将形成有pvdf树脂浆料层的无纺布基材夹持在两层吸油纸之间，用加热辊在两层吸油纸外侧进行挤压；将挤压后的隔膜用温度为75-80℃的热水喷淋冲洗，干燥后获得所述锂电池隔膜。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述膏状混合物中的所述改性纳米二氧化硅气凝胶的含量为5wt％-10wt％。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述膏状混合物中还添加有0.1-0.2wt％的染色剂，所述染色剂的颜色与无纺布基材的颜色不同。

8.如权利要求5所述的制备方法，进一步包括对纳米二氧化硅气凝胶颗粒进行表面改性的步骤，包括：将10-20重量份的纳米二氧化硅气凝胶颗粒添加到100-200重量的聚乙烯醇水溶液中，持续搅拌60-120分钟充分分散；然后将分散混合物经过冻干喷雾，获得经表面改性处理的纳米二氧化硅气凝胶颗粒物，过筛选取粒径10-20nm的颗粒物备用。

技术总结本申请提出了一种锂电池隔膜，包括无纺布基材，所述无纺布基材内部填充有改性纳米二氧化硅气凝胶颗粒物，所述无纺布基材的外侧涂覆有一层PVDF树脂浆料层。本申请还提出了上述锂电池隔膜的制备方法。通过本申请的制备方法，可以在无纺布基材的内部挤压并固定多孔结构的二氧化硅气凝胶，并通过涂覆的浆料固定并封存住二氧化硅气凝胶，可以大幅提升隔膜的隔热性能以及电解液的吸附率等参数性能，且具备更好的持久性。技术研发人员：吴培服,钱向飞,张岩,池卫,陈小磊受保护的技术使用者：江苏双星彩塑新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14