常温冷压粘接性涂层隔膜及其制备方法与流程

本发明属于电池，具体来说涉及一种常温冷压粘接性涂层隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、隔膜作为二次电池的关键部件之一，既要防止正负极接触，同时又要允许离子在正负极间迁移。随着电池技术的高速发展，由聚烯烃基膜和陶瓷涂层组成的传统隔膜已经不能满足人们的需求，市场上逐渐出现可以提升隔膜性能的功能涂层。其中能够使隔膜和极片紧密贴合并降低其界面电阻的粘接性涂层，是隔膜功能涂层的典型代表之一。目前这类涂层通常是由pvdf构成，其具有一定结晶性，受热可表现出粘接性，但pvdf隔膜的粘接力相对来说并不算优秀，其一方面能够有效提升隔膜的性能，另一方面仍具有一定的局限性。例如，应用了这一类涂层的隔膜，需要与极片热压后方可粘连，一定程度上增加了工艺成本。因此，二次电池隔膜用低温粘接性涂层这一研究领域仍有极大的拓展空间。

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共聚乳液。

2、本发明的另一目的在于提供上述共聚乳液的制备方法。

3、本发明的另一目的在于提供一种功能性涂层浆料。

4、本发明的另一目的在于提供一种常温冷压粘接性涂层隔膜。

5、本发明的另一目的在于提供制备上述常温冷压粘接性涂层隔膜的方法。

6、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

7、一种共聚乳液，包括：聚丙烯醇、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体、溶剂和起始剂，其中，按质量份数计，所述聚丙烯醇、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体、溶剂和起始剂的比为(50～100)：(10～50)：(10～50)：(1～10)：(50～100)：(0.01～0.1)，所述其他单体为不饱和羧酸酯单体，所述起始剂为过硫酸钾。

8、在上述技术方案中，所述聚丙烯醇的重量平均分子量为20000～40000。

9、在上述技术方案中，所述含氟烯属不饱和单体为四氟乙烯、丙烯酸氟代烷基酯、丙烯酸氟代芳基酯和丙烯酸氟代芳烷基酯中的一种或几种的混合物。

10、在上述技术方案中，所述烯属不饱和单体为乙烯、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸和2-乙基丙烯酸中的一种或几种的混合物。

11、在上述技术方案中，所述其他单体为丙烯酸丙酯、丙烯酸己酯和丙烯酸月桂酯中的一种或几种的混合物。

12、在上述技术方案中，所述溶剂为水。

13、上述共聚乳液的制备方法，包括以下步骤：

14、步骤1，将聚丙烯醇与溶剂混合，得到聚丙烯醇溶液；

15、步骤2，通入惰性气体以排除聚丙烯醇溶液中氧气，将聚丙烯醇溶液、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体和起始剂混合，于搅拌条件下进行聚合反应，得到共聚乳液。

16、在步骤2中，所述聚合反应的温度为50～80℃，聚合反应的时间为2～5h。

17、在步骤2中，所述搅拌的转速为200～300rpm。

18、在步骤2中，所述起始剂在聚合反应分解成自由基，在聚丙烯醇分子链上引入自由基，引发烯属不饱和单体，烯属不饱和单体及其他单体发生自由基聚合反应并接枝至聚丙烯醇。

19、所述共聚乳液是一种聚丙烯醇共聚乳液，其由聚丙烯醇主链、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体及其他单体接枝共聚后得到。

20、一种功能性涂层浆料，包括：水、分散剂、聚偏氟乙烯(pvdf)、共聚乳液、增稠剂、润湿剂和粘结剂，其中，按质量份数计，所述水、分散剂、聚偏氟乙烯(pvdf)、共聚乳液、增稠剂、润湿剂和粘结剂的比为(50～60)：(0.3～0.4)：(7～8)：(20～30)：(6～7)：(0.1～0.2)：(4～5)。

21、在上述技术方案中，所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类和低分子蜡类中的一种或几种的混合物。

22、在上述技术方案中，所述增稠剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的混合物。

23、在上述技术方案中，所述粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸酯和聚丙烯腈中的一种或几种的混合物。

24、在上述技术方案中，所述润湿剂为十二碳炔二醇聚醚。

25、在上述技术方案中，所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯和液体石蜡中的一种或几种的混合物。

26、制备功能性涂层浆料的方法，包括：将水、分散剂和聚偏氟乙烯(pvdf)混合，搅拌0.5～1h至均匀，加入共聚乳液、增稠剂、润湿剂和粘结剂，搅拌0.5～1h至均匀，得到功能性涂层浆料。

27、一种常温冷压粘接性涂层隔膜，包括：基体和涂层，所述涂层由功能性涂层浆料涂覆后烘干所形成。

28、制备常温冷压粘接性涂层隔膜的方法，包括：将所述功能性涂层浆料涂布于基膜的一面或两面形成水性涂层，烘干，以去除所述水性涂层中的水，得到常温冷压粘接性涂层隔膜。

29、在上述技术方案中，所述烘干的温度为50～60℃，烘干的时间为5～10min。

30、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

31、1.本发明的功能性涂层浆料以水作为溶剂,pvdf和共聚乳液作为成膜组分,在一定温度作用下,水蒸发后,功能性涂层浆料在基膜表面上成涂层,由于pvdf的界面粘接作用较好,增加了常温冷压粘接性涂层隔膜与极片间的粘接力，而共聚乳液则使常温冷压粘接性涂层隔膜在常温冷压下具有与热压同等的粘接性，增稠剂可以使得功能性涂层浆料稠度增加,调节功能性涂层浆料的流变性，润湿剂中的润湿分子定向排列在固体的pvdf表面上,降低水的表面能,使pvdf分散在水中成为稳定的悬浊液，有利于功能性涂层浆料形成品质好的膜层；

32、2.本发明的常温冷压粘接性涂层隔膜在常温冷压下可与极片进行粘接,解决了隔膜与极片热压后方可粘接的问题。

技术特征：

1.一种共聚乳液，其特征在于，包括：聚丙烯醇、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体、溶剂和起始剂，其中，按质量份数计，所述聚丙烯醇、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体、溶剂和起始剂的比为(50～100)：(10～50)：(10～50)：(1～10)：(50～100)：(0.01～0.1)，所述其他单体为不饱和羧酸酯单体，所述起始剂为过硫酸钾。

2.根据权利要求1所述的共聚乳液，其特征在于，所述含氟烯属不饱和单体为四氟乙烯、丙烯酸氟代烷基酯、丙烯酸氟代芳基酯和丙烯酸氟代芳烷基酯中的一种或几种的混合物，所述烯属不饱和单体为乙烯、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸和2-乙基丙烯酸中的一种或几种的混合物，所述溶剂为水。

3.如权利要求1或2所述共聚乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述聚合反应的温度为50～80℃，聚合反应的时间为2～5h，所述搅拌的转速为200～300rpm。

5.一种功能性涂层浆料，其特征在于，包括：水、分散剂、聚偏氟乙烯、权利要求1所述共聚乳液、增稠剂、润湿剂和粘结剂，其中，按质量份数计，所述水、分散剂、聚偏氟乙烯、共聚乳液、增稠剂、润湿剂和粘结剂的比为(50～60)：(0.3～0.4)：(7～8)：(20～30)：(6～7)：(0.1～0.2)：(4～5)。

6.根据权利要求5所述的功能性涂层浆料，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类和低分子蜡类中的一种或几种的混合物，所述增稠剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的混合物，所述粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸酯和聚丙烯腈中的一种或几种的混合物，所述润湿剂为十二碳炔二醇聚醚。

7.如权利要求5或6所述功能性涂层浆料的制备方法，其特征在于，包括：将水、分散剂和聚偏氟乙烯混合，搅拌0.5～1h至均匀，加入共聚乳液、增稠剂、润湿剂和粘结剂，搅拌0.5～1h至均匀，得到功能性涂层浆料。

8.一种常温冷压粘接性涂层隔膜，其特征在于，包括：基体和涂层，所述涂层由功能性涂层浆料涂覆后烘干所形成。

9.如权利要求8所述常温冷压粘接性涂层隔膜的制备方法，其特征在于，包括：将所述功能性涂层浆料涂布于基膜的一面或两面形成水性涂层，烘干，以去除所述水性涂层中的水，得到常温冷压粘接性涂层隔膜。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为50～60℃，烘干的时间为5～10min。

技术总结
本发明公开了一种常温冷压粘接性涂层隔膜及其制备方法，常温冷压粘接性涂层隔膜基于共聚乳液制备而成，所述共聚乳液包括：聚丙烯醇、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体、溶剂和起始剂，其中，按质量份数计，所述聚丙烯醇、含氟烯属不饱和单体、烯属不饱和单体、其他单体、溶剂和起始剂的比为(50～100)：(10～50)：(10～50)：(1～10)：(50～100)：(0.01～0.1)，本发明的常温冷压粘接性涂层隔膜解在常温冷压下可与极片进行粘接,解决了隔膜与极片热压后方可粘接的问题。

技术研发人员：袁海朝,徐锋,乔雪,苏碧海,邢鹏,呼世磊,赵远向,江旭阳,杨振图,李少东,李志伟,彭辉
受保护的技术使用者：河北金力新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16