一种混涂隔膜浆料及其制备方法、混涂隔膜、锂电池与流程

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，特别是涉及一种混涂隔膜浆料、混涂隔膜、锂电池。

背景技术：

混涂隔膜，即氧化铝和pvdf混合涂层隔膜。本意是希望集合氧化铝的耐高温性能和pvdf的粘结力性能为一体。但是常规的混涂隔膜既没有氧化铝的耐高温性能，pvdf的粘结力性能也被削弱。

因为常用的混涂隔膜的130℃热收缩过大，导致混涂隔膜的优势不复存在，既没有了氧化铝的耐高温性能，也降低了pvdf和电池极片间的粘结力性能。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中混涂隔膜的130℃热收缩过大的缺陷，而提供一种混涂隔膜浆料。

本发明的另一个目的，是提供一种混涂隔膜浆料的制备方法。

本发明的另一个目的，是提供一种混涂隔膜。

本发明的另一个目的，是提供一种锂电池。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种混涂隔膜浆料，按重量份数包括：去离子水100份，分散剂0.5-1.0份，增稠剂0.5-10份，粘结剂5-7份，氧化铝粉5-30份和pvdf乳液6-10份。

在上述技术方案中，作为优选，按重量份数包括：去离子水100份，分散剂0.6-0.8份，增稠剂0.5-0.7份，粘结剂5-7份，氧化铝粉9-11份和pvdf乳液8-10份。

在上述技术方案中，所述氧化铝粉的粒径为0.5-2.5um；所述pvdf乳液中pvdf的粒径为100-200nm。

在上述技术方案中，所述分散剂为改性聚醚聚合物、脂肪醇类、聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠、烷基酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基酚基醚、聚丙烯酸钠中的一种或任意比例的混合；

所述增稠剂为pva(聚乙烯醇)、peg(聚乙二醇)、pvp(聚乙烯吡咯烷酮)、cmc(羧甲基纤维素钠)中的一种或任意比例的混合；

所述粘结剂为聚丙烯酸甲酯、黄原胶中的一种或任意比例的混合。

本发明的另一方面，上述混涂隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：去离子水中加入分散剂，搅拌均匀后加入氧化铝粉，高速搅拌均匀后砂磨；

步骤2：加入pvdf乳液并搅拌均匀；

步骤3：加入增稠剂和粘结剂，搅拌均匀。

在上述技术方案中，步骤1中，所述高速搅拌条件为，使用搅拌机以800-2000r/min的速度高速搅拌30-120min；所述砂磨条件为，使用砂磨机以500-1200r/min的速度砂磨3-15min。

本发明的另一方面，一种混涂隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：去离子水中加入分散剂，搅拌均匀后加入氧化铝粉，高速搅拌均匀后砂磨；

步骤2：加入pvdf乳液并搅拌均匀；

步骤3：加入增稠剂和粘结剂，搅拌均匀。

本发明的另一方面，一种混涂隔膜，包括基膜和上述混涂隔膜浆料涂覆在所述基膜一侧或两侧后形成的涂层；所述基膜的材质为pp膜或pe膜，所述基膜厚度为5-25μm，每一侧涂层的厚度为1-5μm。

本发明的另一方面，上述混涂隔膜在锂电池中的应用。

本发明的另一方面，一种锂电池，包括正极、负极、电解液和上述混涂隔膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的混涂隔膜浆料，用pvdf乳液替代pvdf粉体作为原材料，并配合一定的配方比例，其分散性更好，pvdf乳液在浆料中呈小颗粒分布，粒度分布小且集中，其形成的涂层堆积密度有较大提高。

2.本发明提供的混涂隔膜130℃*1h的热收缩为0.5-1.5％，小于传统混涂隔膜，拉伸强度为200-230mpa相比于传统混涂隔膜有所提高，所得隔膜的耐高温性能和针刺强度都有所改善。

附图说明

图1所示为实施例1中混涂隔膜的sem图。

图2所示为对比例1中隔膜的sem图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种混涂隔膜浆料，按重量份数包括：去离子水100份，分散剂1.0份，增稠剂0.5份，粘结剂7份，氧化铝粉30份和pvdf乳液10份。

一种混涂隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：30kg去离子水中加入0.3kg聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠，使用搅拌机(双行星搅拌机)以40r/min的速度搅拌15min后加入9kg氧化铝粉，使用搅拌机以1500r/min的速度高速搅拌30min后使用砂磨机以800r/min的速度砂磨10min。

步骤2：加入3.0kgpvdf乳液并使用搅拌机以1500r/min的速度高速搅拌30min；

步骤3：加入0.15kgpva和2.1kg聚丙烯酸甲酯，使用搅拌机以25-50r/min的速度搅拌5-25min得混涂隔膜浆料。

其中，所述氧化铝粉的粒径为1.2-2.5um，生产厂家为山东国瓷；所述pvdf乳液中pvdf的粒径为100-200nm，生产厂家为阿科玛。

一种混涂隔膜，包括基膜和上述混涂隔膜浆料通过微凹版辊涂工艺涂覆在所述基膜两侧后再经过75℃的烘箱，烘烤干燥1.5min形成的涂层。其中所述基膜的材质为pe膜，厚度为9μm，每一侧涂层的厚度为2μm。

上述混涂隔膜的sem图如图1所示。

上述混涂隔膜，透气值为115s/100ml，面密度9.4g/㎡，针刺强度5.5n，拉伸强度为230mpa(md方向)；200mpa(td方向)，130℃烘烤1h，热收缩率分别为1.2％(md)和0.5(td)，水分578ppm，破膜温度156℃。

应用上述隔膜制成的锂电池：其中正极为三元材料，负极为石墨，电解液为ec/dmc/emc＝1:1:1，且六氟磷酸锂浓度为1mol/l的标准电解液组装成半电池，在0.5c的倍率下循环100圈后，比容量为156mah/g，容量保持率为95.55％，平均库伦效率为98.8％。

对比例1

对比例1相比于实施例1是将pvdf乳液改为pvdf粉。

一种隔膜浆料，按重量份数包括：去离子水100份，分散剂1.0份，增稠剂0.5份，粘结剂7份，氧化铝粉30份和pvdf粉10份。

一种混涂隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：30kg去离子水中加入0.3kg聚乙二醇烷基芳基醚磺酸钠，使用搅拌机以40r/min的速度搅拌15min后加入9kg氧化铝粉，使用搅拌机以1500r/min的速度高速搅拌30min后使用砂磨机以800r/min的速度砂磨10min。

步骤2：加入3.0kgpvdf粉并使用搅拌机以1500r/min的速度高速搅拌30min；

步骤3：加入0.15kgpva和2.1kg聚丙烯酸甲酯，使用搅拌机以25-50r/min的速度搅拌5-25min得隔膜浆料。

其中，所述氧化铝粉的粒径为1.2-2.5um，生产厂家为山东国瓷。搅拌机为双行星搅拌机，是带有分散盘的搅拌系统。内部分为搅拌桨和分散浆。如果只是为了搅拌均匀，那么就是搅拌桨20～50r/min；如果是加入陶瓷粉或者pvdf粉体进行分散，那么就需要开启高速分散浆，那就是800～2000r/min。

一种隔膜，包括基膜和上述隔膜浆料通过微凹版辊涂工艺涂覆在所述基膜两侧后再经过75℃的烘箱，烘烤干燥1.5min形成的涂层。其中所述基膜的材质为pe膜，厚度为9μm，每一侧涂层的厚度为2μm。

上述隔膜的sem图如图2所示。对比图1与图2，实施例1中的混涂隔膜的涂层堆积密度远胜对比例1的混涂隔膜，这也是本发明混涂隔膜耐高温性能得到改善的原因。

上述隔膜，透气值为130s/100ml，面密度6.4g/㎡，针刺强度5.0n，拉伸强度为200mpa(md方向)；180mpa(td方向)，130℃烘烤1h，热收缩率分别为8.5％(md)和5.5(td方向)，水分513ppm，破膜温度148℃。

由此可见，本发明改善后的混涂隔膜浆料制备的混涂隔膜(实施例1)相比于改善前(对比例1)，由于堆积密度的增加，面密度明显增加，即涂层对基膜的覆盖率增加，增加隔热效果，改善热收缩性能，实施例1中在130℃*1h的热收缩为1.2％(md)和0.5(td)，远远优于对比例1中的隔膜。拉伸强度和破膜温度相比于改善前有明显提高，此外，针刺强度和透气值也有所改善。

应用上述隔膜制成的锂电池：其中正极为三元材料，负极为石墨，电解液为ec/dmc/emc＝1:1:1，且六氟磷酸锂浓度为1mol/l的标准电解液组装成半电池，在0.5c的倍率下循环100圈后，比容量为152mah/g，容量保持率为93.21％，平均库伦效率为98.7％。

实施例2

一种混涂隔膜浆料，按重量份数包括：去离子水100份，分散剂0.5份，增稠剂0.7份，粘结剂5份，氧化铝粉5份和pvdf乳液6份。

一种混涂隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：30kg去离子水中加入0.15kg烷基酚聚乙烯醚，使用搅拌机以40r/min的速度搅拌15min后加入1.5kg氧化铝粉，使用搅拌机以1500r/min的速度高速搅拌30min后使用砂磨机以800r/min的速度砂磨10min。

步骤2：加入1.8kgpvdf乳液并使用搅拌机以800r/min的速度高速搅拌30min；

步骤3：加入0.15kgcmc和1.5kg黄原胶，使用搅拌机以25-50r/min的速度搅拌5-25min得混涂隔膜浆料。

其中，所述氧化铝粉的粒径为1.2-2.5um，生产厂家为山东国瓷；所述pvdf乳液中pvdf的粒径为100-200nm，生产厂家为阿科玛。

一种混涂隔膜，包括基膜和上述混涂隔膜浆料通过微凹版辊涂工艺涂覆在所述基膜两侧后再经过75℃的烘箱，烘烤干燥1.5min形成的涂层。其中所述基膜的材质为pp膜，厚度为15μm，每一侧涂层的厚度为3μm。

上述混涂隔膜，透气值为118s/100ml，面密度9.3g/㎡，针刺强度5.7n，拉伸强度为220mpa(md方向)；215mpa(td方向)，130℃烘烤1h，热收缩率分别为1.5％(md)和0.8(td)，水分520ppm，破膜温度149℃。

应用上述隔膜制成的锂电池：其中正极为三元材料，负极为石墨，电解液为ec/dmc/emc＝1:1:1，且六氟磷酸锂浓度为1mol/l的标准电解液组装成半电池，在0.5c的倍率下循环100圈后，比容量为154mah/g，容量保持率为95.23％，平均库伦效率为97.5％。

发明人还尝试了用pvdf乳液配合本申请配方组分范围以外的配方组分比例，均不能实现较好的实验效果。

依照本发明内容进行工艺参数调整，均可制备本发明的混涂浆料，并表现出与实施例1基本一致的性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。