CN110937845A - 一种低水分勃姆石浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低水分勃姆石浆料，配方包括勃姆石粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸脂、改性辛基酚聚氧乙烯醚以及去离子水，本发明的低水分勃姆石浆料在涂覆收卷产品水分可达到600ppm以下的技术要求，免去了烘干和抽真空用惰性气体转换的复杂过程，因此减少了大量能源的消耗，有效降低了生产成本，同时，提高了产品成品率，使产品整体效益大幅度提高。

Description

一种低水分勃姆石浆料
技术领域
本发明涉及一种锂电池耐热涂覆隔膜用浆料，具体地说是一种低水分勃姆石浆料。
背景技术
由于新能源汽车市场的爆发式发展，投扩产已成为锂电池产业链的重点布局任务，行业内兼并购风起云涌。据起点研究(SPIR)统计， 2017年以来，已有超330亿元资本砸向了锂电领域。而在上游的隔膜领域，三元材料的需求带动湿法隔膜的需求快速提升，并继续向高端动力电池隔膜领域扩张，满足下游一线大客户的旺盛需求。随着三元电池解禁及高能量密度电池需求的增长，电池安全性要求越来越高，市场对于涂覆隔膜等新技术正在提出更高的要求。
在此行业背景下，国内高端的湿法动力电池高端隔膜领域不断呈现新的局面。上海恩捷坚持走湿法隔膜与功能性涂布路线。目前恩捷具有品种齐全的各类涂布隔膜，如：无机物涂布隔膜(含有氧化铝、勃姆石等)和有机物涂布隔膜(含有AFL、PVDF、芳纶等)；研发方面可以根据终端客户的不同需求配合电芯厂家开发出配套隔膜。在高端功能性涂布方面，2016年恩捷的销量及销售范围均为全球第一。明基材料研发的动力电池用三层隔膜采用陶瓷涂覆技术，通过在陶瓷浆料本身的材料调整，包括使用较低含水率的勃姆石取代氧化铝，同时变更黏结剂***，解决了陶瓷吸水难题。目前，该产品已获得日本客户认可。
隔膜属于技术资金密集型行业，从性能来看，高低端隔膜差异主要集中在一致性和稳定性。动力电池对隔膜一致性要求很高，除了厚度、密度、电导率、力学性能这些基本要求外，对隔膜微孔尺寸和分布的均一性也有很高的要求，因为微孔的尺寸和分布直接影响隔膜的孔隙率、透气性、吸液率。
勃姆浆料作为隔膜的重要原料之一，目前市场上销售的由勃姆浆料涂覆的收卷产品水分一般在1300～1800ppm(隔膜行业对水分统一标定单位)，根本无法满足客户装配电池使用时的600ppm以下的技术要求。因此，一般涂膜收卷产品出货前需进行烘干处理，烘干后水分可达到900～1100ppm，仍然无法满足客户水分要求，只有继续采取真空条件下用惰性气体转换方式来实现其水分的达标，由此就带来了大量能源的消耗和成本的上升，同时，在烘干过程中，隔膜容易变形，也导致了成品率大幅下降，由此，勃姆浆料涂覆的收卷产品水分高成为了制约隔膜质量和成本的一个重要因素。
发明内容
针对上述技术问题，本发明通过试验，筛选出合理原料配方，优化制备工艺，旨在提供一种涂覆收卷产品无须后续烘干和真空处理水分即可达到600ppm以下的低水分勃姆石浆料。
本发明所采取的技术方案是：一种低水分勃姆石浆料，包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉35-39％、羧甲基纤维素钠0.3-0.4％、聚丙烯酸钠0.3-0.7％、聚丙烯酸脂5-7％、改性辛基酚聚氧乙烯醚 0.1-0.3％，余量为去离子水。
低水分勃姆石浆料的制备工艺流程：
a、量取配方中相应配比重量的去离子水、勃姆石以及分散剂聚丙烯酸钠投入锂电专用不锈钢罐中；
b、对上述物料使用高速分散机进行高速分散；
c、加入相应配比重量的增稠剂羧甲基纤维素钠并使用高速剪切乳化机进行剪切分散；
d、加入相应配比重量的粘合剂聚丙烯酸脂充分搅拌10分钟后再加入相应配比重量的助剂改性辛基酚聚氧乙烯醚进行充分搅拌融合；
e、通过除铁过滤器进行“除铁过滤”，彻底清除铁元素，随后分别进行100目、240目和300目三层过滤(合计640目过滤)，即完成低水分勃姆石浆料成品的制备。
低水分勃姆石浆料的工艺条件：
a、去离子水温度要求：18-25℃；
b、制浆温度要求：18-40℃。
涂覆产品水分检测方法(卡尔费休法)：
检测环境：1％湿度以下；
检测设备：水分测试仪、卡司炉；
检测方法：取隔膜样品，剪碎稳重，放入样品瓶中，压盖密封后，放入卡司炉中加热(温度设定为150℃)，***导管。开始检测，至样品中水分完全挥发，输入样品重量，设备通过存储公式，折算出样品水含量。
检测工作原理：样品通过加热，其中水分挥发，在反应瓶中发生反应。通过反应瓶中，两个电极之间的电流变化，检测涂覆产品中水含量。
试验组检测数据：
Figure RE-GSB0000178639660000041
本发明对制备工艺的改进：在制备一般的锂电涂覆产品工艺中，对粉体常用的分散设备为砂磨机，但是，由于勃姆石为四方体，且硬度较低，使用砂磨机分散，易对粉体结构造成破坏，形成细小颗粒，进而影响产品品质，由此，本发明改用高速剪切分散机对勃姆石进行十分均匀的分散处理。同时，为了防止在高速剪切分散时，物料温度上升过快，通过增加与高速剪切乳化机搭配循环冷却罐环节，对物料进行降温处理，保证温度不超过50℃，从而有效地保证了部分原料不会因温度过高而分散失效。
由于本发明的低水分勃姆石浆料在涂覆收卷产品水分可达到 600ppm以下的技术要求，免去了烘干和抽真空用惰性气体转换的复杂过程，因此减少了大量能源的消耗，有效降低了生产成本，同时，提高了产品成品率，使产品整体效益大幅度提高。
附图说明
图1是实施例产品与对照组水分检测结果曲线对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：(批号203-T11204180201-01)一种低水分勃姆石浆料，包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉35％、羧甲基纤维素钠0.3％、聚丙烯酸钠0.3％、聚丙烯酸脂5％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.1％，余量为去离子水。
制备工艺流程：
a、量取配方中相应配比重量的去离子水、勃姆石以及分散剂聚丙烯酸钠投入锂电专用不锈钢罐中；
b、对上述物料使用高速分散机进行高速分散；
c、加入相应配比重量的增稠剂羧甲基纤维素钠并使用高速剪切乳化机进行剪切分散；
d、加入相应配比重量的粘合剂聚丙烯酸脂充分搅拌10分钟后再加入相应配比重量的助剂改性辛基酚聚氧乙烯醚进行充分搅拌融合；
e、通过除铁过滤器进行“除铁过滤”，彻底清除铁元素，随后分别进行100目、240目和300目三层过滤(合计640目过滤)，即完成低水分勃姆石浆料成品的制备。
低水分勃姆石浆料的工艺条件：
a、去离子水温度要求：18-25℃；
b、制浆温度要求：18-40℃。
涂覆产品水分检测方法(卡尔费休法)：
检测环境：1％湿度以下；
检测设备：水分测试仪、卡司炉；
检测方法：取隔膜样品，剪碎稳重，放入样品瓶中，压盖密封后，放入卡司炉中加热(温度设定为150℃)，***导管。开始检测，至样品中水分完全挥发，输入样品重量，设备通过存储公式，折算出样品水含量。
本批次低水分勃姆石浆料水分检测结果：594.2ppm。
实施例2：(批号203-T11204180201-04)一种低水分勃姆石浆料，包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉36％、羧甲基纤维素钠0.32％、聚丙烯酸钠0.42％、聚丙烯酸脂5.7％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.18％，余量为去离子水。
制备工艺、流程工艺条件以及涂覆产品水分检测方法与实施例1 完全相同。
本批次低水分勃姆石浆料水分检测结果：568.8ppm。
实施例3：(批号203-T11204180201-07)一种低水分勃姆石浆料，包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉38％、羧甲基纤维素钠 0.36％、聚丙烯酸钠0.56％、聚丙烯酸脂6.3％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.24％，余量为去离子水。
制备工艺、流程工艺条件以及涂覆产品水分检测方法与实施例1 完全相同。
本批次低水分勃姆石浆料水分检测结果：579.5ppm。
实施例4：(批号203-T11204180201-10)一种低水分勃姆石浆料，包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉39％、羧甲基纤维素钠0.4％、聚丙烯酸钠0.7％、聚丙烯酸脂7％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.3％，余量为去离子水。
制备工艺、流程工艺条件以及涂覆产品水分检测方法与实施例1 完全相同。
本批次低水分勃姆石浆料水分检测结果：590.9ppm。
实施例产品与对照组水分检测结果对比表
Figure RE-GSB0000178639660000081
通过图1和上表分析可见，本发明一种低水分勃姆石浆料水分均未超过600PPM的技术指标，具有一次涂覆收卷产品即可满足要求，节能降耗，降低成本，提高成品率的优势。

Claims (4)

1.一种低水分勃姆石浆料，包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉35-39％、羧甲基纤维素钠0.3-0.4％、聚丙烯酸钠0.3-0.7％、聚丙烯酸脂5-7％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.1-0.3％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的低水分勃姆石浆料，其特征在于包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉36％、羧甲基纤维素钠0.32％、聚丙烯酸钠0.42％、聚丙烯酸脂5.7％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.18％，余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的低水分勃姆石浆料，其特征在于包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉38％、羧甲基纤维素钠0.36％、聚丙烯酸钠0.56％、聚丙烯酸脂6.3％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.24％，余量为去离子水。
4.根据权利要求1所述的低水分勃姆石浆料，其特征在于包括下列重量份配比的原料：勃姆石粉39％、羧甲基纤维素钠0.4％、聚丙烯酸钠0.7％、聚丙烯酸脂7％、改性辛基酚聚氧乙烯醚0.3％，余量为去离子水。
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