CN108878733B - 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途 - Google Patents

一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN108878733B
CN108878733B CN201710329530.4A CN201710329530A CN108878733B CN 108878733 B CN108878733 B CN 108878733B CN 201710329530 A CN201710329530 A CN 201710329530A CN 108878733 B CN108878733 B CN 108878733B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
speed
separator
slurry
electrochemical device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710329530.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108878733A (zh
Inventor
程跃
邓洪贵
陈永乐
何方波
陈辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Energy New Materials Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Energy New Materials Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Energy New Materials Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Energy New Materials Technology Co Ltd
Priority to CN201710329530.4A priority Critical patent/CN108878733B/zh
Priority to PCT/CN2018/086386 priority patent/WO2018205980A1/en
Priority to US16/086,595 priority patent/US11158905B2/en
Publication of CN108878733A publication Critical patent/CN108878733A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108878733B publication Critical patent/CN108878733B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C09D127/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443—Particulate material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途。所述隔离膜涂层含有陶瓷材料；所述陶瓷材料的粒径为0.1‑20μm。

Description

一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种可用于电化学装置的隔离膜涂层及其制备方法。
背景技术
由于锂离子电池具有电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、安全性能好和对环境污染少等优点，使其在便捷式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等领域具有广泛的应用前景。随着电动工具、小型动力设备对锂离子电池高功率密度提出的苛刻需求，要求更高品质的动力锂离子电池。
传统的电化学装置(如锂离子二次电池)大多以聚烯烃多孔基膜作为隔离膜，但是这种隔离膜受热时会有较大的收缩，因此容易导致正负极短路而引发安全事故。为了解决这一问题，业界人士尝试利用粘结剂将无机颗粒涂覆在多孔基板上来制作包含无机物涂层的有机/无机复合多孔隔离膜，希望通过无机颗粒的热稳定性来降低隔离膜的热收缩，和有机材料来增加隔膜与正负极界面间的粘接，从而达到防止电化学装置发生正负极短路和提高电芯硬度的目的。但是，这些新开发的隔离膜还是存在不同程度的缺陷。
例如，有人公开了一种包括多孔基膜、无机物涂层和有机物涂层的聚合物锂离子电池隔离膜，所述有机物涂层涂覆于多孔基膜和/或无机物涂层表面，且呈岛状和/或线状分布。但是，这种隔离膜在涂层涂覆时需要采用NMP、乙醇等有机物作为溶剂进行多次涂覆，危害环境而且工艺复杂，更重要的是其粘接性不强，不能满足电池对硬度的要求。
还有人公开了一种具有多孔活性涂层的油性涂层隔离膜，其将油性聚合物的混合物涂覆在多孔基膜上而形成多孔活性涂层，这种涂层采用浸涂工艺，涂布速度慢，生产效率低。除此之外，大量有机溶剂的使用会严重污染环境，也使制造成本大幅度增加。
因此，本领域迫切需要提供一种制备工艺简单且界面粘接性能良好的电化学装置隔离膜。
发明内容
本发明旨在提供一种界面粘接性能良好的电化学装置隔离膜。
在本发明的第一方面，提供了一种可用于电化学装置的隔离膜涂层，所述涂层含有陶瓷材料；所述陶瓷材料的粒径为0.1-20μm；优选为0.1-10μm。
在另一优选例中，所述涂层中还含有分散剂和粘结剂；所述分散剂选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、或N,N-二甲基甲酰胺(DMAC)；所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)。
在另一优选例中，所述粘结剂选自密度1.5-2.0g/cm3,熔点150-200℃，特性粘度0.5-3.0mL/g的聚偏氟乙烯。
在另一优选例中，所述陶瓷材料选自氧化铝、勃姆石、或二氧化锆；更优选三氧化二铝。
在本发明的第二方面，提供了一种如上所述的本发明提供的可用于电化学装置的隔离膜涂层的制备方法，所述方法包括步骤：
(1)将粘结剂与40-50℃的分散剂混合，得到胶体溶液；
(2)将陶瓷材料与步骤(1)得到的胶体溶液混合得到浆料；和
(3)将浆料进行剪切分散得到如上所述的本发明提供的可用于电化学装置的隔离膜涂层。
在另一优选例中，步骤(1)中以得到的胶体溶液的总重量计，其中的粘结剂固含量为1-25wt％，更优选为1.5-20wt％；步骤(2)中以得到的浆料的总重量计，其中的陶瓷固含量为1-50wt％，更优选为3-15wt％。
在本发明的第三方面，提供了一种电化学装置隔离膜，所述隔离膜上涂覆有如上所述的本发明提供的涂层。
在本发明的第四方面，提供了一种如上所述的本发明提供的电化学装置隔离膜的制备方法，所述方法包括步骤：将如上所述的本发明提供的涂层涂布在基膜上，得到如上所述的本发明提供的电池隔离膜；所述涂布的速度为5-80米/分钟；所述涂布的方式为在基膜的单面或双面上涂布，优选为双面涂布；涂布的涂层的总厚度为1-5μm，优选为1-3μm。
在另一优选例中，所述基膜选自干法制备的PP隔膜、湿法制备的PE隔膜、无纺布PET隔膜、无纺布PP隔膜、或无纺布PE隔膜；更优选为干法制备的PP隔膜、或湿法制备的PE隔膜；所述基膜的厚度为3-20μm；更优选为9-12μm。
在本发明的第五方面，提供了一种电化学装置，所述电化学装置含有如上所述的本发明提供的电化学装置隔离膜。
据此，本发明提供了一种制备工艺简单且界面粘接性能良好的电化学装置隔离膜。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，发现在将油性浆料涂覆在基膜上形成的涂层中加入陶瓷，尤其是一定粒径的陶瓷，既可以有利于形成多孔的隔离膜，还能提高隔离膜的耐热性。在涂层的制法上，采用预先搅拌升温的分散剂，还在浆料混合过程中先行星真空搅拌后高效流体动力剪切浆料，可提高制浆效率。在此基础上，完成了本发明。
隔离膜/涂层
本发明提供了一种电化学装置隔离膜，其包括基膜和涂布在基膜至少一个面上的涂层。
如本发明所用，“涂层”与“隔离膜涂层”可以互换使用，都包括陶瓷材料、粘结剂和分散剂。涂层可以覆盖在基膜的单面或双面，优选双面。涂层的厚度(包括双面的总厚度)为1-5μm；优选1-3μm。
本发明中使用的基膜选自干法制备的PP隔膜、湿法制备的PE隔膜、无纺布PET隔膜、无纺布PP隔膜、或无纺布PE隔膜；优选干法制备的PP隔膜、或湿法制备的PE隔膜；所述基膜的厚度为3-20μm；优选9-12μm。
本发明电化学装置隔离膜的涂层中的陶瓷材料选自氧化铝、勃姆石、或二氧化锆；优选三氧化二铝；陶瓷材料的粒径为0.1-20μm；优选0.1-10μm；比表面积1-10m2/g；优选1-5m2/g；在电池中它可以起到吸液保液的作用；涂层中的分散剂选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、或N,N-二甲基甲酰胺(DMAC)；涂层中的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，包括但不限于，1.5-2.0g/cm3,熔点150-200℃，特性粘度0.5-3.0mL/g的PVDF。
涂层制备方法
本发明提供的电化学装置隔离膜的涂层的制备方法包括下述步骤：
第一步，将粘结剂与40-50℃的分散剂混合，得到胶体溶液；
第二步，将陶瓷材料与第一步得到的胶体溶液混合得到浆料；
第三步，将浆料进行剪切分散得到本发明提供的电化学装置的隔离膜涂层。
上述第一步所得的胶体溶液的总重量计，其中的粘结剂固含量为1.0-25wt％；优选1.5-20wt％。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步中40-50℃的分散剂是经行星搅拌方式搅拌后得到的，公转转速可设定在15-30r/min，自转转速可设定在1000-3000r/min。
在本发明的一种实施方式中，上述第一步中所述的混合是先进行低速公转，然后进行高速自转，转速在500-1000r/min，抽真空后再进行公转和高速自转。
上述第二步所得的浆料的总重量计，其中的陶瓷固含量为1-50wt％；优选3-15wt％。
在本发明的一种实施方式中，第一步获得的胶体溶液在50℃以下抽真空后与陶瓷材料混合。第二步中的该混合先进行低速公转，再进行高速自转，然后将得到的浆料抽真空，进行第三步。
在本发明的一种实施方式中，上述第三步是将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，然后过150-220目筛网，得到涂层。
隔离膜制备方法
本发明提供一种电化学装置隔离膜的制备方法，所述方法是将涂层涂布在基膜上，干燥后得到电化学装置隔离膜。涂布的速度为5-80米/分钟，涂布的方式为在基膜的单面或双面上涂布；优选双面涂布。涂布的涂层的总厚度(如果是双面的话，总厚度即两面厚度的总和)为1-5μm；优选1-3μm。
所述干燥处理方式包括但不限于，烤箱烘干，温度为80-100℃。
电化学装置
本发明提供一种电化学装置，包括正极、负极以及间隔于相邻正极和负极之间的本发明提供的隔离膜。
所述电化学装置包括但不限于，锂二次电池、锂离子二次电池、超级电容器、燃料电池和太阳能电池；所述锂离子二次电池包括聚合物锂离子二次电池。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的主要优点在于：
1、本发明选用油性浆料制备功能涂层可以有效减少浆料气泡，提高加工性能。
2、本发明将NMP预先搅拌升温，有利于粘结剂的分散，提高分散效率。
3、本发明中浆料分散选用先行星真空搅拌后高效流体动力剪切浆料混合分散技术，“剪切空化”有利于纳米级陶瓷主体材料-的均匀分散，提高制浆效率。
4、本发明使用涂布方式涂布可以有效控制涂布厚度，尤其是1-5μm超薄涂层。
5、本发明制备的功能涂层代替锂离子电池隔膜铝箔集流体使得隔膜材料与集流体的结合力更强，提高了电池的导电性，有利于电池的容量发挥，从而有效提高电池的比容量、比功率和循环性能等。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。
本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的，例如是指在100毫升的溶液中溶质的重量。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
下述实施例中使用的原料：
HSV900、KYNARPVDF761A、Solef5130为PVDF的几种型号，KYNAR PVDF 761A和HSV900为法国阿科玛公司生产的两种型号，Solef5130为美国苏威公司的一种型号。
NMP为电子级NMP。
氧化铝、勃姆石、二氧化锆为分析纯级。勃姆石购自上海翠科化工科技有限公司。
下述实施例中相关性能测试方法：
粘结强度测试方法
将涂布品裁剪为宽度：25mm；长度：200mm；热压温度：100±3℃.即5mm/s)，试验速度：100±5mm/min，初始夹距：40±20mm。把样品叠放在两片PET(长：300±10mm，宽：150±10mm，厚150±10um)薄膜之间，两个样品的宽度方向对齐，测试面对着测试面。将样品放到塑封机的入口，打开拉伸仪，运行软件，读取数值。
锂离子电池的室温循环性能测试
将锂离子二次电池在室温下0.5C倍率充电，0.5C倍率放电，依次进行100个循环，利用公式计算其容量保持率；容量保持率＝(100个循环后电池的容量/循环前电池的室温容量)100％
实施例1
一种制备所述锂离子电池隔膜功能涂层的方法，其特征是：将计量的NMP用行星搅拌机高速搅拌，公转转速20r/min，自转转速1500r/min，至温度达到40℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF Solef5130，粘结剂溶液固含量为1.5％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速500-r/min,5-15min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，高速公转，转速15r/min，高速自转，转速1500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在50℃以下，搅拌时间1h，抽真空至真空度0.01MPa，加入三氧化二铝陶瓷主体材料，陶瓷固含量为3％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速50r/min,5min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，搅拌时间1h，抽真空至真空度0MPa-0.01MPa，将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，分散时间1h，浆料制备完成后过150-220目筛网，使用涂布机进行涂布，涂布在干法制备的PP隔膜上，PP隔膜厚度为12μm，涂布厚度控制在1μm，涂布速度5m/min，涂布烤箱设置在80℃，得到一种锂离子电池单面功能涂布隔膜。
实施例2
一种制备所述锂离子电池隔膜功能涂层的方法，其特征是：将计量的NMP用行星搅拌机高速搅拌，公转转速25r/min，自转转速2000r/min，至温度达到45℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF HSV900，粘结剂溶液固含量为2.0％，先低速公转，转速15r/min，10min后启动高速自转，转速1000r/min,15min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，高速公转，转速20r/min，高速自转，转速1500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在50℃以下，搅拌时间1h，抽真空至真空度0.01MPa，加入三氧化二铝陶瓷主体材料，陶瓷固含量为5％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速50r/min,5min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，搅拌时间2h，抽真空至真空度0MPa-0.01MPa，将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，分散时间1.5h，浆料制备完成后过150-220目筛网，使用涂布机进行涂布，涂布在湿法制备的PE隔膜上，PE隔膜厚度为9μm，涂布厚度控制在1.5μm，涂布速度10m/min，涂布烤箱设置在80℃，进行双面涂布，得到一种锂离子电池功能双面涂布隔膜。
实施例3
根据所述的锂离子电池隔膜功能涂层的制备方法，其特征是：将计量的丙酮行星搅拌机高速搅拌，公转转速25r/min，自转转速2000r/min，至温度达到40℃-50℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF为Solef5130，粘结剂溶液固含量为2.5％，先低速公转，转速15r/min，10min后启动高速自转，转速1000r/min,15min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，高速公转，转速20r/min，高速自转，转速1500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在50℃以下，搅拌时间1h，抽真空至真空度0.01MPa，加入勃姆石陶瓷主体材料，陶瓷固含量为10％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速50r/min,5min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，搅拌时间2h，抽真空至真空度0MPa-0.01MPa，将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，分散时间1.5h，浆料制备完成后过150-220目筛网，使用涂布机进行涂布，涂布在无纺布PET隔膜上，PET隔膜厚度为9μm，涂布厚度控制在2μm，涂布速度15m/min，涂布烤箱设置在80℃，得到一种锂离子电池功能涂布隔膜。
实施例4
根据所述的锂离子电池隔膜功能涂层的制备方法，其特征是：将计量的丙酮采用星搅拌机高速搅拌，公转转速25r/min，自转转速2000r/min，至温度达到40℃-50℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF为KYNARPVDF761A，粘结剂溶液固含量为5％，先低速公转，转速15r/min，10min后启动高速自转，转速1000r/min,15min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，高速公转，转速20r/min，高速自转，转速1500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在50℃以下，搅拌时间1h，抽真空至真空度0.01MPa，加入二氧化锆为陶瓷主体材料，陶瓷固含量为15％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速50r/min,5min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，搅拌时间2h，抽真空至真空度0MPa-0.01MPa，将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，分散时间1.5h，浆料制备完成后过150-220目筛网，使用涂布机进行涂布，涂布在无纺布PP隔膜上，PP隔膜厚度为16μm，涂布厚度控制在2.5μm，涂布速度20m/min，涂布烤箱设置在90℃，得到一种锂离子电池功能涂布隔膜。
实施例5
根据所述的锂离子电池隔膜功能涂层的制备方法，其特征是：将计量的DMAC采用行星搅拌机高速搅拌，公转转速25r/min，自转转速2000r/min，至温度达到40℃-50℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF为HSV900，粘结剂溶液固含量为10％，先低速公转，转速15r/min，10min后启动高速自转，转速1000r/min,15min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，高速公转，转速20r/min，高速自转，转速1500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在50℃以下，搅拌时间1h，抽真空至真空度0.01MPa，加入二氧化锆为陶瓷主体材料，陶瓷固含量为15％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速50r/min,5min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，搅拌时间2h，抽真空至真空度0MPa-0.01MPa，将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，分散时间1.5h，浆料制备完成后过150-220目筛网，使用涂布机进行涂布，涂布在无纺布PE隔膜上，PE隔膜厚度为16μm，涂布厚度控制在3μm，涂布速度50m/min，涂布烤箱设置在100℃，得到一种锂离子电池功能涂布隔膜。
实施例6
根据所述的锂离子电池隔膜功能涂层的制备方法，其特征是：将计量的DMAC采用行星搅拌机高速搅拌，公转转速25r/min，自转转速2000r/min，至温度达到40℃-50℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF为HSV900，粘结剂溶液固含量为20％，先低速公转，转速15r/min，10min后启动高速自转，转速1000r/min,15min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，高速公转，转速20r/min，高速自转，转速1500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在50℃以下，搅拌时间1h，抽真空至真空度0.01MPa，加入三氧化二铝为陶瓷主体材料，陶瓷固含量为15％，先低速公转，转速10r/min，5min后启动高速自转，转速50r/min,5min后刮壁，抽真空至真空度-0.05MPa，搅拌时间2h，抽真空至真空度0MPa-0.01MPa，将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散，分散时间1.5h，浆料制备完成后过150-220目筛网，使用涂布机进行涂布，涂布在湿法制备的PE隔膜上，PE隔膜厚度为9μm，单面涂布厚度控制在1.5μm，涂布速度80m/min，涂布烤箱设置在100℃，进行双面涂布，得到一种锂离子电池隔膜双面功能涂布膜。
实施例中使用的功能涂层隔膜的性能数据如表1所示：
Figure BDA0001292091000000091
Figure BDA0001292091000000101
结果表明，基膜经过PVDF和陶瓷混合涂布后，电池循环容量保持率有所提高，证明涂布的有效性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims (19)

1.一种用于电化学装置的隔离膜涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
（1）将粘结剂与40-50℃的分散剂混合，得到胶体溶液；
（2）将陶瓷材料与步骤（1）得到的胶体溶液混合得到浆料；
（3）将浆料进行剪切分散、涂布得到用于电化学装置的隔离膜涂层；
所述40-50℃的分散剂是经行星搅拌方式搅拌后得到的，公转转速在15-30 r/min，自转转速在1000-3000 r/min；
所述粘结剂与分散剂的混合是先进行低速公转，然后进行高速自转，转速在500-1000r/min，抽真空后再进行公转和高速自转；
步骤（2）中所述混合先进行低速公转，再进行高速自转；
步骤（3）是将浆料转移到高效流体动力剪切浆料混合器中进行剪切分散；
所述陶瓷材料选自氧化铝、勃姆石、或二氧化锆；所述分散剂选自N-甲基吡咯烷酮（NMP）、丙酮、或N,N-二甲基甲酰胺（DMAC）；所述粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）或聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中以得到的胶体溶液的总重量计，其中的粘结剂固含量为1-25wt%；步骤（2）中以得到的浆料的总重量计，其中的陶瓷固含量为1-50wt%。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中以得到的胶体溶液的总重量计，其中的粘结剂固含量为1.5-20 wt%。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中以得到的浆料的总重量计，其中的陶瓷固含量为3-15wt%。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中将步骤（1）得到的胶体溶液在50℃以下抽真空后与陶瓷材料混合。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）进行剪切分散后过150-220目筛网，涂布得到涂层。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料的粒径为0.1-20μm。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料的粒径为0.1-10μm。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自密度1.5-2.0 g/cm3, 熔点150-200℃ ，特性粘度0.5-3.0mL/g的聚偏氟乙烯。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料为三氧化二铝。
11.一种通过如权利要求1-10任一项所述的制备方法制得的涂层。
12.一种电化学装置隔离膜，其特征在于，所述隔离膜上涂覆有如权利要求11所述的涂层。
13.一种如权利要求12所述的电化学装置隔离膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：将如权利要求11所述的涂层涂布在基膜上，得到如权利要求12所述的电化学装置隔离膜；所述涂布的速度为5-80 米/分钟；所述涂布的方式为在基膜的单面或双面上涂布；涂布的涂层的总厚度为1-5 μm。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述涂布的方式为在基膜的双面涂布。
15.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，涂布的涂层的总厚度为1-3 μm。
16.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述基膜选自干法制备的PP隔膜、湿法制备的PE隔膜、无纺布PET隔膜、无纺布PP隔膜、或无纺布PE隔膜；所述基膜的厚度为3-20μm。
17.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述基膜选自干法制备的PP隔膜、或湿法制备的PE隔膜。
18.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述基膜的厚度为9-12 μm。
19.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置含有如权利要求12所述的电化学装置隔离膜。
CN201710329530.4A 2017-05-11 2017-05-11 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途 Active CN108878733B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710329530.4A CN108878733B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途
PCT/CN2018/086386 WO2018205980A1 (en) 2017-05-11 2018-05-10 Coating slurries for preparing separators, separators for electrochemical devices and preparation methods therefor
US16/086,595 US11158905B2 (en) 2017-05-11 2018-05-10 Coating slurries for preparing separators, separators for electrochemical devices and preparation methods therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710329530.4A CN108878733B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108878733A CN108878733A (zh) 2018-11-23
CN108878733B true CN108878733B (zh) 2020-03-10

Family

ID=64104354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710329530.4A Active CN108878733B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11158905B2 (zh)
CN (1) CN108878733B (zh)
WO (1) WO2018205980A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220131232A1 (en) * 2019-02-28 2022-04-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
CN111370631A (zh) * 2020-03-17 2020-07-03 绍兴望竹新能源科技有限公司 一种锂电池的电池隔膜
CN111653712B (zh) * 2020-05-21 2021-09-28 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电化学装置隔离膜及其制备方法
CN112259911B (zh) * 2020-09-30 2021-08-06 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电化学装置，无纺布陶瓷隔膜及其制备方法
CN113540693A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 无锡恩捷新材料科技有限公司 一种锂电池隔板
CN113659286B (zh) * 2021-08-10 2023-06-30 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种勃姆石浆料、勃姆石涂覆隔膜及其制备方法和锂离子电池
CN115117559A (zh) * 2022-06-30 2022-09-27 中材锂膜有限公司 电池隔膜的涂覆浆料及其制备方法、电池隔膜和锂离子电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101707242A (zh) * 2009-10-14 2010-05-12 东莞新能源科技有限公司 有机/无机复合多孔隔离膜
CN105514328A (zh) * 2016-01-13 2016-04-20 浙江天能能源科技有限公司 一种锂离子电池用陶瓷隔膜及其制备方法
CN106531941A (zh) * 2017-01-10 2017-03-22 天津理工大学 一种锂电池隔膜用陶瓷浆料及其制备和应用方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6432586B1 (en) * 2000-04-10 2002-08-13 Celgard Inc. Separator for a high energy rechargeable lithium battery
JP2006120462A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質電池
JP4874868B2 (ja) * 2007-05-23 2012-02-15 ソニー株式会社 ゲル状電解質二次電池
CN103515563A (zh) * 2013-10-15 2014-01-15 杨海燕 一种高安全性锂离子电池用陶瓷隔膜的制作方法
CN106207058B (zh) * 2016-08-12 2018-11-02 东莞新能源科技有限公司 一种非水系二次电池用隔膜

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101707242A (zh) * 2009-10-14 2010-05-12 东莞新能源科技有限公司 有机/无机复合多孔隔离膜
CN105514328A (zh) * 2016-01-13 2016-04-20 浙江天能能源科技有限公司 一种锂离子电池用陶瓷隔膜及其制备方法
CN106531941A (zh) * 2017-01-10 2017-03-22 天津理工大学 一种锂电池隔膜用陶瓷浆料及其制备和应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018205980A1 (en) 2018-11-15
US20210218111A1 (en) 2021-07-15
CN108878733A (zh) 2018-11-23
US11158905B2 (en) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108878733B (zh) 一种电化学装置隔离膜涂层及其制备方法和用途
WO2018018870A1 (zh) 一种电化学装置隔离膜及其制备方法
CN110444718B (zh) 具有高粘结性聚合物涂膜的陶瓷复合隔膜的制备方法
JP7217297B2 (ja) 複合リチウム電池セパレータ及びその調製方法
CN110071293B (zh) 电芯和电池、保液涂料和电池极片及其制备方法
KR101298340B1 (ko) 유/무기 복합 코팅 다공성 분리막 및 이를 이용한 이차전지소자
CN102437303B (zh) 复合多孔膜及其制备方法
US20150056491A1 (en) Organic/inorganic composite porous separator and preparation method thereof and electrochemical device
JP2019527452A (ja) 電池極板の調製方法
CN107611314B (zh) 锂离子电池及其涂层隔膜
KR20100098498A (ko) 무기／유기 다공성 필름을 갖는 배터리
CN113451708A (zh) 功能涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
CN104064707A (zh) 无机/有机复合隔膜、其制备方法及含该隔膜的锂离子二次电池
CN202534721U (zh) 复合多孔膜
EP3776691A1 (en) Coating slurries for preparing separators, separators for electrochemical devices and preparation methods therefor
CN105762317A (zh) 一种水溶性聚合物辅助的无机复合隔膜的制备方法
KR20130096750A (ko) 전지의 제조 방법
CN104953070A (zh) 一种锂离子二次电池用隔离膜
CN103236511B (zh) 一种有机/无机复合隔膜的制备方法
CN110429228B (zh) 具有高粘结性聚合物涂膜的复合隔膜的制备方法
CN103915594A (zh) 一种低离子阻抗耐高温锂电池涂层隔膜
CN115863753B (zh) 一种凝胶电解质隔膜及其制备方法和应用
CN113067100A (zh) 一种水性pvdf涂覆锂离子电池隔膜及其制备方法
CN116250146A (zh) 用于锂二次电池的隔板、制造其的方法、和包括其的锂二次电池
CN108039440A (zh) 一种动力电池用粘性隔膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201399 155 Nanlu highway, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: SHANGHAI ENJIE NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 201399 155 Nanlu highway, Pudong New Area, Shanghai

Patentee before: SHANGHAI ENERGY NEW MATERIALS TECHNOLOGY Co.,Ltd.