一种混合涂层浆料及其制备方法和应用与流程

本发明属于隔膜材料，具体涉及一种混合涂层浆料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应以及绿色环保等特性，放电电压是镍镉和镍氢电池的3倍，在便携式设备储能电池和动力电池等领域得到广泛应用。

2、其中，隔膜是锂离子电池最为关键的组成部分之一，起到分隔电极防止短路，同时又允许离子通过膜孔结构中的电解液自由传输的作用。隔膜的性能直接影响电池的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性等性能。目前，锂离子电池常用的隔膜主要为聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、pp+陶瓷涂覆、pe+陶瓷涂覆、双层pp/pe、双层pp/pp和三层pp/pe/pp等聚烯烃隔膜。目前动力电池领域主要采用陶瓷涂层的复合隔膜，可以有效改善聚烯烃隔膜高温热收缩效应提升产品安全，但往往造成电芯界面褶皱严重，褶皱会使电池形变、电池短路、电池容量下降，依旧存在导致电池爆炸的安全风险。

3、为确保锂离子电池使用安全，需要从源头上解决电芯极片褶皱问题，可以通过调整电解液配方降低电池内部产气或者通过选用材料结构稳定的正、负极材料减小电池充放电过程中的膨胀。但随着隔膜改性技术的发展，采用涂胶隔膜在使用模具热压后将隔膜上的胶将电极和隔膜粘在一起，提高电池芯包的硬度，提高装配操作性，并具有良好的安全性能优点，可以更简单、成本更低的解决电芯褶皱问题。当前市场主要采用聚偏氟乙烯(pvdf)双面涂胶隔膜改善褶皱，pvdf具有优良的力学性能、热稳定性和化学稳定性，以及易于成膜等特点，在锂离子电池隔膜领域受到了广泛的关注。但是pvdf结晶度高和界面电阻大，使其与液体电解液的亲和力差，限制了pvdf在锂离子电池隔膜领域的应用，而且涂胶太多造成隔膜透气度不好，减弱锂离子穿透能力，导致电池性能降低的问题发生。

4、因此，需要提出一种涂胶隔膜方法，在解决极片褶皱问题的同时，保障锂离子电池的综合性能。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种混合涂层浆料及其制备方法和应用。本发明通过在基膜表面均匀涂覆混合涂层浆料，以此改善锂离子电池的褶皱现象，并进一步优化了锂离子电池的内阻、倍率性能、界面结构以及循环性能。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种混合涂层浆料，按照重量份数计，所述混合涂层浆料包括以下组分：

4、

5、本发明通过在聚合物多孔基膜第一涂层面进行功能性浆料涂覆实现定制隔膜功能材料，浆料中包含粘结性聚合物微球，主要起到提高隔膜与极片间的粘结力的作用，保证电芯在循环过程中不变形；支撑性聚合物微球起到了良好的支撑作用，保证电芯在热压后隔膜与极片之间能保持一定的间隙，提高电芯的保液性能。

6、此外，本发明通过调整上述组分的含量，使得隔膜能够兼顾绝缘性和锂离子导通性能，从而同时保证电芯具有良好的动力学性能与安全性能。

7、优选地，按照重量份数计，所述混合涂层浆料包括以下组分：

8、

9、优选地，所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚氨基甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸丁酯中的任意一种或至少两种的组合。

10、优选地，所述无机填料包括勃姆石、氧化铝、硫酸钡或氢氧化镁中的任意一种或至少两种的组合。

11、优选地，所述无机填料的平均粒径(d50)为0.1～2μm，例如可以为0.1μm、0.2μm、0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2μm等。

12、优选地，所述胶粘剂包括丁苯橡胶、聚氨酯、环氧树脂或丙烯酸酯聚合物中的任意一种或至少两种的组合。

13、优选地，所述分散剂包括聚丙烯酸盐、聚乙二醇醚或磷酸盐类化合物中的任意一种或至少两种的组合。

14、优选地，所述混合涂层浆料还包括润湿剂。

15、优选地，所述润湿剂包括脂肪酸聚氧乙烯醚、氟代烷基甲氧基醚醇或氟代烷基乙氧基醚醇中的任意一种或至少两种的组合。

16、优选地，按照重量份数计，所述混合涂层浆料中润湿剂的重量份数为0.5～1.0份，例如可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份等。

17、第二方面，本发明提供了一种制备根据第一方面所述的混合涂层浆料的方法，所述方法包括以下步骤：

18、按照配方量将聚合物、无机填料、胶粘剂、分散剂和水进行混合，得到混合涂层浆料。

19、优选地，所述混合涂层浆料还包括润湿剂。

20、优选地，所述混合涂层浆料的粘度为50～300cp，例如可以为50cp、80cp、100cp、150cp、200cp、250cp、300cp等；固含量为20～40％，例如可以为20％、25％、30％、35％、40％等。

21、第三方面，本发明提供了一种复合隔膜，所述复合隔膜包括基膜以及设置在基膜至少一侧的混合涂层，所述混合涂层是由根据第一方面所述的混合涂层浆料制备得到的。

22、优选地，所述混合涂层的厚度为7～15μm，例如可以为7μm、8μm、10μm、11μm、12μm、15μm等。

23、优选地，所述基膜包括聚烯烃基膜，例如可以为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜。

24、在本发明中，基膜的制备方法包括但不限于湿法拉伸工艺。

25、优选地，所述基膜的厚度为5～10μm，例如可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm等。

26、在本发明中，上述复合隔膜是将根据第一方面所述的混合涂层浆料涂覆至基膜至少一侧，烘烤后依次进行收卷、分切和包装，得到复合隔膜。

27、在本发明中，涂覆的厚度为2.5～3.5μm，例如可以为2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm等。

28、第四方面，本发明提供了一种二次电池，所述二次电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述隔膜为根据第三方面所述的复合隔膜。

29、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

30、本发明提供了一种混合涂层浆料，其通过在聚合物多孔基膜第一涂层面进行功能性浆料涂覆实现定制隔膜功能材料，浆料中包含粘结性聚合物微球，主要起到提高隔膜与极片间的粘结力的作用，保证电芯在循环过程中不变形；支撑性聚合物微球起到了良好的支撑作用，保证电芯在热压后隔膜与极片之间能保持一定的间隙，提高电芯的保液性能。

技术特征：

1.一种混合涂层浆料，其特征在于，按照重量份数计，所述混合涂层浆料包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的混合涂层浆料，其特征在于，按照重量份数计，所述混合涂层浆料包括以下组分：

3.根据权利要求1或2所述的混合涂层浆料，其特征在于，所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚氨基甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸丁酯中的任意一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的混合涂层浆料，其特征在于，所述无机填料包括勃姆石、氧化铝、硫酸钡或氢氧化镁中的任意一种或至少两种的组合；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的混合涂层浆料，其特征在于，所述胶粘剂包括丁苯橡胶、聚氨酯、环氧树脂或丙烯酸酯聚合物中的任意一种或至少两种的组合；

6.一种制备根据权利要求1-5中任一项中所述的混合涂层浆料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合涂层浆料还包括润湿剂；

8.一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括基膜以及设置在基膜至少一侧的混合涂层，所述混合涂层是由根据权利要求1-5中任一项中所述的混合涂层浆料制备得到的。

9.根据权利要求8所述的复合隔膜，其特征在于，所述混合涂层的厚度为7～15μm；

10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述隔膜为根据权利要求8或9所述的复合隔膜。

技术总结本发明提供一种混合涂层浆料及其制备方法和应用。按照重量份数计，所述混合涂层浆料包括以下组分：聚合物1.5～3.0份、无机填料3.0～7.0份、胶粘剂0.1～2.0份、分散剂0.1～1.5份和水85～95份。本发明通过在基膜表面均匀涂覆混合涂层浆料，以此改善锂离子电池的褶皱现象，并进一步优化了锂离子电池的内阻、倍率性能、界面结构以及循环性能。技术研发人员：谭明胜,胡强,桂客,吕超,刘汉祥,苑丁丁受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14