一種高彈性導離子涂層漿料及其鋰離子電池隔膜制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池領域，尤其是涉及一種具有高彈性導離子涂層漿料及其鋰離子電池隔膜制備方法。
【背景技術】
[0002]當前，能源緊張已經成為世界性問題，為了緩解石油資源緊張問題，對替代傳統燃油車的新能源汽車的開發已經到了刻不容緩的地步。采用能量密度更高的鋰離子電池運用于汽車領域正成為一項核心技術，它重量輕、儲能大、功率大、無二次污染等特點，被廣泛的應用于大中型電動設備方面。
[0003]在鋰電池結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一，隔離正負極、防止兩極接觸而短路，此外還具有提供電解質離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性。性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
[0004]鋰離子電池作為動力電源，一個重要指標是大電流充放電性能，就要求其安全性能必須占據首要地位。聚烯烴隔膜存在熱穩定性不好，引起電池的安全性問題，以及對電解液的浸潤性差的缺點，目前主要的解決方案是在聚烯烴隔膜的單面或雙面涂覆陶瓷納米顆粒，由于陶瓷粒子具有較高的熱穩定性和機械強度，可以在一定程度上提高電池的安全性能。專利CN104091910A將陶瓷顆粒涂布在聚烯烴隔膜上，有效改善隔膜的尺寸穩定性和力學性能。專利CN1050448022A利用一種具有核-殼結構的無機-有機微膠囊涂覆于隔膜上，在電池出現熱失控的情況下，通過相變實現對熱的吸收，從而起到控智能控熱的效果，提高了電池的安全性能。專利CN103035864A在隔膜上涂覆預交聯橡膠微粒/陶瓷復合材料，隔膜具有優良的壓縮彈性、熱關斷、耐高溫破膜等性能。
[0005]與上述專利不同的是，本發明提出了一種具有高彈性導離子涂層漿料及其鋰離子電池隔膜制備方法，電池在熱壓過程后，凝膠聚合物吸收電解液會在隔膜表面成膜，與電極材料具有很好的粘結性，同時與不被電解液浸潤的高彈性納米顆粒之間發生微相分離，產生大量可供離子通過的空隙通道，高彈性納米顆粒的存在又能有效的改善隔膜的熱穩定性和機械強度，提高電池的安全性能。
【發明內容】
[0006]本發明的所要解決的技術問題是提供一種高彈性導離子涂層漿料及其鋰離子電池隔膜制備方法，利用凝膠聚合物與不被電解液浸潤的高彈性納米顆粒之間的協同作用，提高了隔膜與電極材料之間的粘結性、增加了電池的硬度、改善了隔膜的熱穩定性，對抑制動力電池在大電流充放電過程中的形變起到重要的作用。
[0007]一種高彈性導離子涂層漿料，其特征在于，將高彈性導離子納米復合顆粒、粘結劑和水混合均勻，其中，所述高彈性導離子納米復合顆粒和粘結劑固體的質量分數共為10?60%。
[0008]優選地，其中，高彈性導離子納米復合顆粒占固體的質量分數為50?98%，粘結劑占固體的質量分數為2?50 %。
[0009]優選地，所述高彈性導離子納米復合顆粒含有凝膠聚合物和高彈性體納米顆粒，并且高彈性納米顆粒均勻的分布在凝膠態聚合物中。其中，高彈性納米顆粒的質量分數為5?60%，凝膠聚合物的質量分數為40?95%。
[0010]其中，高彈性納米顆粒為丁腈-聚氯乙烯復合物彈性體、硫化橡膠、聚氨酯彈性體、氟彈性體、聚酯-聚醚、硅氧烷中的一種或其兩種以上混合物組成。
[0011]優選地，凝膠聚合物的單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸中的一種或其共聚物。
[0012]優選地，所述粘結劑為水溶性高分子粘結劑，包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯中的一種或其兩種以上混合物組成。
[0013]優選地，所述高彈性導離子納米復合顆粒的平均粒徑介于40?100nm
[0014]—種高彈性導離子涂層鋰離子電池隔膜制備方法，利用涂覆機將所述漿料涂布到基膜上的一側或兩側，然后通過熱風烘干，所述涂布速度為0.5?20m/min，所述熱風烘干的溫度為40?80 °C。
[0015]優選地，所述基膜為聚丙烯多孔薄膜、聚乙烯多孔薄膜、聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三層復合多孔薄膜，并且厚度為5?50μπι，孔隙率為20%?70%，平均孔徑為5?lOOOnm。所述涂布厚度介于0.5?5μηι。
[0016]有益效果
[0017](I)本發明利用凝膠聚合物與不被電解液浸潤的高彈性納米顆粒之間的協同作用，提高了隔膜與電極材料之間的粘結性、增加了電池的硬度、改善了隔膜的熱穩定性，能有效的抑制電池在大電流充放電過程中電極材料膨脹導致短路從而引發的安全性問題。
[0018](2)本發明制備過程操作方法簡單，環保，材料制造成本低。
【附圖說明】
[0019]圖1本發明所述高彈性導離子納米復合顆粒的結構示意圖；
[0020]圖2本發明所述高彈性導離子涂層鋰離子電池隔膜的在電池中的作用原理圖；
[0021]圖3本發明所述高彈性導離子涂層鋰離子電池隔膜掃描電鏡圖；
[0022]圖4本發明所述高彈性導離子涂層鋰離子電池隔膜熱壓后掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示，一種高彈性導離子涂層漿料，將高彈性導離子納米復合顆粒、粘結劑和水混合均勻，其中，所述高彈性導離子納米復合顆粒和粘結劑固體的質量分數共為10%。高彈性導離子納米復合顆粒由5%高彈性納米顆粒丁腈-聚氯乙烯復合物彈性體和95%凝膠聚合物的單體為丙烯酸丁酯組成，占固體的質量分數為50%;以及，粘結劑聚乙烯醇占固體的質量分數為50 %。
[0025]實施例2
[0026]如圖1所示，一種高彈性導離子涂層漿料，將高彈性導離子納米復合顆粒、粘結劑和水混合均勻，其中，所述高彈性導離子納米復合顆粒和粘結劑固體的質量分數共為60%。高彈性導離子納米復合顆粒由60 %高彈性納米顆粒丁腈-聚氯乙烯復合物彈性體和40 %凝膠聚合物的單體為丙烯酸丁酯組成，占固體的質量分數為98%;以及，粘結劑聚乙烯醇占固體的質量分數為2 %。
[0027]實施例3
[0028]如圖1所示，一種高彈性導離子涂層漿料，將高彈性導離子納米復合顆粒、粘結劑和水混合均勻，其中，所述高彈性導離子納米復合顆粒和粘結劑固體的質量分數共為30%。高彈性導離子納米