一种粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜的制备方法与流程

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体的说是一种耐高温、适合大电流充放电的粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜的制备方法。

背景技术：

隔膜是构成锂离子电池的基本元件材料，主要起到使正负极绝缘、为锂离子迁移提供通道、吸收和保持电解液的作用。目前，商品化的锂离子电池隔膜材料主要为多孔聚烯烃如聚乙烯(pe)、聚丙烯/聚乙烯(pp/pe)膜等，尽管聚烯烃隔膜用于锂离子电池有诸多优点，但聚烯烃膜高温收缩率大、对电解液润湿性差、机械强度低等问题，限制了其在动力型锂离子电池中的应用。因此，开发新型适用于动力锂离子电池的隔膜产品已经是发展电动汽车的当务之急。

无机粒子熔点高，表面官能团丰富具有优良的耐高温性和电解液润湿性，被广泛地用于改性锂离子电池隔膜。通常的处理办法是将无机粒子与粘结剂制成浆体，涂覆在基膜表面以提高隔膜的耐高温性和电解液润湿性。如中国专利cn106784529a公开了一种锂离子电池隔膜及其制备方法，采用不同形貌、不同粒径的无机粒子在聚烯烃隔膜表面形成无机粒子涂层，从而提高复合隔膜的抗热收缩性和对电解液的吸附性。再如中国专利cn105958000a公开了一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法，将无机粒子、聚合物和粘结剂制成的浆体涂覆在基膜表面，不但能够抑制传统隔膜基材在高温情况下的热收缩，同时复合涂层中凸出的粘合聚合物在锂离子电池中能与极片粘结在一起从而抑制电池的变形，从而保证电池的安全性和平整性。但同时，无机粒子在多层复合隔膜中的含量较低，构造的微孔尺寸过小、隔膜孔隙率较低、吸液量不足、以及无机粒子涂层与基膜粘结性较差而影响复合隔膜强度等问题逐渐凸显，不利于锂离子在隔膜中迁移率的进一步提高，也不利于电池内阻的降低和动力型电池大电流充放电运行。因此，无机粒子的选择是制备孔尺寸较大、孔隙率较高、保液率较高、热稳定性较高的复合锂离子电池隔膜的关键。

粉煤灰漂珠是指粉煤灰中密度小于水的空心玻璃微珠。它的产生是当煤粉在热电厂锅炉内燃烧时，粘土质物质熔融成微液滴，在炉内湍流的热空气作用下高速自旋，形成浑圆硅铝球体。而燃烧和裂解反应产生的氮气、氢气和二氧化碳等气体，在熔融的高温硅铝球体内迅速膨胀，在表面张力作用下形成中空的玻璃微珠。粉煤灰漂珠轻质、耐火、保温隔热，是一种新型非金属粉体材料。在动力锂离子电池隔膜领域，粉煤灰漂珠的应用报道不多。如果涂覆在无纺布表面，则能利用粉煤灰漂珠规则的球状外形和较大的颗粒尺寸(～50μm)，在无纺布基膜中构造出较大的间隙孔道，从而促进复合隔膜孔隙率、吸液率、离子电导率的提升。同时，粉煤灰漂珠较高的耐火度也有利于复合隔膜热稳定性的提高。另外，粉煤灰漂珠低廉的价格将会大大降低复合隔膜的生产成本，提高市场竞争力。

技术实现要素：

本发明提出一种利用粉煤灰漂珠作为填料涂覆在无纺布基体表面制备新型锂离子电池隔膜的方法，该方法过程简单，原料易于获得、价格低廉，有效促进锂离子电池在大电流充放电过程中的循环稳定性，解决了目前涂覆型锂离子电池隔膜微孔尺寸过小、孔隙率较低、吸液量不足等问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤一、涂覆浆体的制备；

粉煤灰漂珠与粘结剂、溶剂、消泡剂按质量比30-90:65-5:10:2均匀混合后，在增力搅拌器中搅拌3-15小时，随后在超声清洗器中超声处理3-6小时，最后混合浆液在真空条件下放置2-3小时得到隔膜涂覆浆体；

步骤二、粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜的制备；

将无纺布基膜铺展在聚四氟乙烯平板上，利用涂膜机将步骤一制备的隔膜涂覆浆体均匀地涂覆在无纺布表面；然后，将涂覆过的基膜在80℃下干燥10小时；再经热压成型机120℃，10兆帕压力处理0.5小时得到粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜；

所述的粘结剂为la型水性电极粘合剂la133。

所述的溶剂为蒸馏水。

所述的消泡剂为聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种。

所述的粉煤灰漂珠粒径能通过200目方孔筛。

所述的无纺布为pet材质的无纺布，厚度为12-25μm。

所述的涂膜机刮刀间距调节范围是50-100μm。

一种粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜，按照上述任一种方法制得。

本发明的有益效果为：

本发明以球形粉煤灰漂珠为涂覆材料，无纺布为基膜制备粉煤灰漂珠涂覆无纺布锂离子电池隔膜。该隔膜与大量报道的纳米陶瓷粒子涂覆无纺布制备复合隔膜相比不同的是，采用大尺寸形状规则的粉煤灰漂珠为涂覆材料，在无纺布基体中，利用大尺寸球形颗粒堆积形成的较大间隙孔构造复合隔膜的孔结构，从而提高隔膜的孔隙率和吸液量，提高锂离子的电导率、降低电阻促进电池大电流充放电过程中的循环稳定性。同时，耐火度较高的粉煤灰漂珠配合热稳定性良好的pet无纺布基膜，制备出的复合隔膜具有绝佳的高温尺寸稳定性。该隔膜的制备流程简单，原料成本低，有利于大规模生产以满足动力锂离子电池飞速发展的需求。

附图说明

图1为本发明的制备方法流程图。

具体实施方式

参阅图1，一种粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤一、涂覆浆体的制备；

粉煤灰漂珠与粘结剂、溶剂、消泡剂按质量比30-90:65-5:10:2均匀混合后，在增力搅拌器中搅拌3-15小时，随后在超声清洗器中超声处理3-6小时，最后混合浆液在真空条件下放置2-3小时得到隔膜涂覆浆体；

所述的粘结剂为la型水性电极粘合剂la133。

所述的溶剂为蒸馏水。

所述的消泡剂为聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种。

所述的粉煤灰漂珠粒径能通过200目方孔筛。

步骤二、粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜的制备；

将无纺布基膜铺展在聚四氟乙烯平板上，利用涂膜机将步骤一制备的隔膜涂覆浆体均匀地涂覆在无纺布表面；然后，将涂覆过的基膜在80℃下干燥10小时；再经热压成型机120℃，10兆帕压力处理0.5小时得到粉煤灰漂珠涂覆无纺布隔膜；

所述的无纺布为pet材质的无纺布，厚度为12-25μm。

所述的涂膜机刮刀间距调节范围是50-100μm。

实施例一

a.粉煤灰漂珠与la133、蒸馏水、聚氧丙烯聚氧乙烯按质量比30:65:10:2均匀混合；

b.混合物在增力搅拌器中搅拌15小时，超声处理3小时，真空条件下放置2小时，制备涂覆浆体；

c.将pet无纺布(厚度12μm)基膜铺展在聚四氟乙烯平板上，调整涂膜机刮刀间距50μm，将浆体涂覆在无纺布表面；

d.将涂覆过的无纺布基膜在80℃下干燥10小时；

e.将干燥后的隔膜热压成型0.5小时，热压成型机温度120℃，压力10兆帕。

实施例二

a.粉煤灰漂珠与la133、蒸馏水、聚氧丙烯甘油醚按质量比50:45:10:2均匀混合；

b.混合物在增力搅拌器中搅拌3小时，超声处理6小时，真空条件下放置2小时，制备涂覆浆体；

c.将pet无纺布(厚度25μm)基膜铺展在聚四氟乙烯平板上，调整涂膜机刮刀间距80μm，将浆体涂覆在无纺布表面；

d.将涂覆过的无纺布基膜在80℃下干燥10小时；

e.将干燥后的隔膜热压成型0.5小时，热压成型机温度120℃，压力10兆帕。

实施例三

a.粉煤灰漂珠与la133、蒸馏水、聚二甲基硅氧烷按质量比70:25:10:2均匀混合；

b.混合物在增力搅拌器中搅拌10小时，超声处理5小时，真空条件下放置3小时，制备涂覆浆体；

c.将pet无纺布(厚度20μm)基膜铺展在聚四氟乙烯平板上，调整涂膜机刮刀间距100μm，将浆体涂覆在无纺布表面；

d.将涂覆过的无纺布基膜在80℃下干燥10小时；

e.将干燥后的隔膜热压成型0.5小时，热压成型机温度120℃，压力10兆帕。

实施例四

a.粉煤灰漂珠与la133、蒸馏水、聚氧丙烯甘油醚按质量比90:5:10:2均匀混合；

b.混合物在增力搅拌器中搅拌7小时，超声处理4小时，真空条件下放置3小时，制备涂覆浆体；

c.将pet无纺布(厚度18μm)基膜铺展在聚四氟乙烯平板上，调整涂膜机刮刀间距90μm，将浆体涂覆在无纺布表面；

d.将涂覆过的无纺布基膜在80℃下干燥10小时；

e.将干燥后的隔膜热压成型0.5小时，热压成型机温度120℃，压力10兆帕。