CN106702504A - 一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法 - Google Patents

一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法，该方法包括：配置涂布所需的纺丝原液，并将纺丝原液置于供液料槽中；将隔离膜放置于静电纺丝装置中；采用静电纺丝的方法对隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为隔离膜的功能涂层。通过上述方式，本发明能以简单的工艺方法在隔离膜表面制备出有均匀孔隙的功能涂层。

Description

一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其是涉及一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法。
背景技术
当前世界主要国家都高度重视新能源领域的技术进步，纷纷加入新能源储能或新能源汽车技术领域。锂电池技术无疑在新能源技术领域中扮演着重要的角色。无论是新能源汽车还是其他消费电子设备，使用的锂电池都是由正极片、负极片、隔离膜、电解液及其他部件构件组成。隔离膜将锂电池的正负极片隔离开，防止正负极直接接触造成电子短路。
锂电池隔离膜具有多孔结构，允许电解液和锂离子通过却不允许电子导通。锂电池隔离膜的基材有聚乙烯、聚丙烯、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PA(Polyamide，聚酰胺)、纤维素等高分子材料。为了提高锂电池的综合性能，隔离膜基材的两面通常都要进行表面处理：比如涂覆陶瓷材料来改善隔离膜的热收缩性能，或者涂覆高分子材料以增加正负极片与隔离膜的粘附性能，进而提高电池的能量密度和安全性。很显然，隔离膜表面的功能涂层非常重要，能显著地影响锂电池的能量密度、充放电速率、高低温性能、安全可靠性等各种性能。
隔离膜表面处理的传统方法是：先将陶瓷颗粒、粘结剂或其他功能材料用水或者有机溶剂搅拌成稳定的浆料体系，再用喷雾、转移、浸蘸、流延、凹版印刷或丝网印刷等涂布方法转移到隔离膜的表面，经干燥处理得到表面功能涂层。这些传统的涂布方法各有弊端：喷雾涂布适合对水性浆料进行涂布生产，对油性浆料体系有诸多技术限制(可能发生爆燃等生产事故)；而转移涂布、凹版印刷涂布、丝网印刷涂布、流延涂布难以将涂层材料均匀地分散到隔离层表面，并且难以在涂层中形成均匀分布的孔道，这会阻碍锂离子和电解液在隔离膜体系中的传输，损害锂电池的电化学性能；浸蘸涂布得到的表面涂层是没有孔道的，而且涂层还容易堵塞隔离膜基材的孔道，为此需要增加多道萃取制孔工艺，复杂的制造工艺会显著地增加隔离膜涂层的制造成本。传统涂布方法的技术缺陷严重制约了锂电池综合性能的提升，也越来越不能满足锂电池市场快速扩张的现实要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法，能够以简单的工艺方法在隔离膜表面制备出有均匀孔隙的功能涂层。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种锂电池隔离膜的涂布方法，该涂布方法包括：
配置涂布所需的纺丝原液，并将所述纺丝原液置于供液料槽中；
将所述隔离膜放置于静电纺丝装置中；
采用静电纺丝的方法对所述隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为所述隔离膜的功能涂层。
其中，配置涂布所需的纺丝原液的步骤包括：
根据所述锂电池的技术要求和所述静电纺丝的技术特点确定所述功能涂层中各种功能材料的种类和配比；
将功能材料加入水或者有机溶剂中搅拌，配置成均匀稳定的溶液、乳液或者悬浮分散液作为涂布所述的纺丝原液。
其中，采用静电纺丝的方法对所述隔离膜的表面进行连续喷丝涂布的步骤之前包括：
调整静电纺丝装置的工艺参数，其中，所述工艺参数包括静电纺丝装置中的喷丝端口的电压差、喷丝端口与所述隔离膜的相对位置；
所述涂布方法还包括：
对所述静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度进行控制。
其中，将所述隔离膜放置于静电纺丝装置中的步骤还包括：
将所述隔离膜连续放置于所述静电纺丝装置中。
其中，涂布方法还包括：
对经过涂布后的隔离膜进行热压、辊压、干燥和/或除静电。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种锂电池隔离膜的涂布系统，该涂布系统包括：
配液装置，用于配置涂布所需的纺丝原液，并将所述纺丝原液置于供液料槽中；
收放卷张力控制装置，用于将所述隔离膜放置于静电纺丝装置中；
静电纺丝装置，用于采用静电纺丝的方法对所述隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为所述隔离膜的功能涂层。
其中，配液装置具体根据所述锂电池的技术要求和所述静电纺丝的技术特点确定所述功能涂层中各种功能材料的种类和配比，进一步将功能材料加入水或者有机溶剂中搅拌，配置成均匀稳定的溶液、乳液或者悬浮分散液作为涂布所述的纺丝原液。
其中，涂布系统还包括控制器，用于调整静电纺丝装置的工艺参数，进一步用于对所述静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度进行控制，其中，所述工艺参数包括静电纺丝装置中的喷丝端口的电压差、喷丝端口与所述隔离膜的相对位置。
其中，收放卷张力控制装置具体用于将所述隔离膜连续放置于所述静电纺丝装置中。
其中，涂布系统还包括：
热压设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行热压；
辊压设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行辊压；
干燥设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行干燥；
除电设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行除静电。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种锂电池隔离膜的涂布系统及涂布方法，该方法包括以下步骤：首先配置涂布所需的纺丝原液，并将纺丝原液置于供液料槽中，然后将隔离膜放置于静电纺丝装置中，最后采用静电纺丝的方法对隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为隔离膜的功能涂层。因此，本发明能够以简单的工艺方法在隔离膜表面制备出有均匀孔隙的功能涂层。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种锂电池隔离膜的涂布方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种锂电池隔离膜的涂布系统的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种锂电池隔离膜的涂布方法的流程图。如图1所示，本实施例的涂布方法包括以下步骤：
步骤S1：配置涂布所需的纺丝原液，并将纺丝原液置于供液料槽。
本步骤中，具体为根据锂电池的技术要求和静电纺丝的技术特点确定功能涂层中各种功能材料的种类和配比，然后将功能材料加入水或者有机溶剂中搅拌，配置成均匀稳定的溶液、乳液或者悬浮分散液作为涂布的纺丝原液。
其中，纺丝原液可以是高分子材料或齐聚物的熔融体，有机材料或无机材料的溶液、乳液或悬浮液，有机、无机物颗粒的分散液，纳米、微米粒子的分散液，也可以是它们的复合体。
进一步的，纺丝原液还可以根据实际需要加入各种功能性添加剂。
步骤S2：将隔离膜放置于静电纺丝装置中。
本步骤中，具体是将隔离膜基材置于静电纺丝装置中，或者将已经做过表面涂层处理的隔离膜置于静电纺丝装置中，作为静电纺丝的收集系统。
步骤S3：采用静电纺丝的方法对隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为隔离膜的功能涂层。
为了使得涂布的功能涂层更符合要求，本步骤之前还进一步调整静电纺丝装置的工艺参数，其中，工艺参数包括静电纺丝装置中的喷丝端口的电压差、喷丝端口与隔离膜的相对位置。本实施例中，喷丝端口优选是通过一对正、负电极形成，因此，喷丝端口的电压差即为正、负电极间的电压差。
进一步的，还对静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度进行控制。
经过上述的参数调整和真空度等的控制后，开启喷丝装置，使得喷丝端口对隔离膜进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层，其中，纤维丝涂层的厚度为100nm(纳米)-100um(微米)。其中，功能涂层中的纤维丝的直径取决于纺丝原液的性质和纺丝工艺，波动范围优选在30nm至500nm之间。本实施例的静电纺丝的方法可以精确控制隔离膜的功能涂层的单位面积的涂布重量。
进一步的，隔离膜两端连接收放卷张力控制装置以将隔离膜连续放置于静电纺丝装置中，保证隔离膜表面的功能涂层的连续生产。
如果需要在隔离膜的表面制备多层不同的功能涂层，则步骤S1需要配置不同的纺丝原液，并将不同的纺丝原液置于同一套静电纺丝系统的不同供液料槽，使用不同的喷丝端口，同时对隔离膜进行喷丝处理。
其中，本实施例的涂布方法还包括对经过涂布后的隔离膜进行干燥、增粘处理和/或静电处理。其中，增粘处理包括热压和辊压等工艺，其可以增加隔离膜的功能涂层中纤维丝之间的粘结力。
因此，本实施例在静电纺丝技术的基础上，能以简单的工艺方法将有机物或者无机物的熔体、溶液或者浆料涂覆到隔离膜的表面，并且不需要在涂层上再凿孔的后续工艺，工艺简单，制造成本低。
进一步的，功能涂层由大量纤维丝构成，纤维丝之间自然形成大量均匀分布的空隙，并且该功能涂层不会堵塞隔离膜基材上原有的孔隙，使得功能涂层性能优异。现有技术的涂布方法难以做到这点：对于水性浆料涂层体系，现有技术的涂布方法一般得到的是岛状或者各块状分布的表层涂布，涂层材料内部一般没有空隙；对于油性浆料(如PVDF+NMP)，虽然在萃取阶段可以在涂层内部形成空隙，但其空隙的均匀程度无法达到静电纺丝方法纳米级别的均匀程度。
进一步的，本实施例的隔离膜的功能涂层孔隙多且极为均匀，电解液和锂离子可以畅通地通过隔离膜的功能涂层，从而使得锂电池的高低温充放电速率和循环性能更好。本实施例的隔离膜的功能涂层中的粘结剂材料以纳米纤维状态存在，较高的比表面积使得粘结剂材料能被电解液快速均匀润湿，从而能与正负极片产生较强的粘结力，进而显著地提升电池的能量密度和安全性能，从而提升了锂电池综合性能。
以下将根据前文所述的方法通过三个实施例制作锂电池，其中锂电池的制作顺序均为首先制作隔离膜的功能涂层，然后制作锂电池的正极片、负极片，最后进行封装等工序以得到锂电池。具体如下：
实施例1：
(1)制作隔离膜的功能涂层
配置纺丝原液：将干燥的聚偏二氟乙烯(PVDF，Mw＝10万至150万)粉末加到N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)中，充分搅拌成质量分数为7％的PVDF+DMAC溶液待用。
将10微米厚的聚乙烯多孔隔离膜基材放置在静电纺丝装置中，作为纺丝收集系统。隔离膜两端连接有收放卷装置以确保连续生产。
调整静电纺丝装置的工艺参数，如喷丝端口的电极间的电压差、喷丝端口与隔离膜的相对位置等。开启辅助设备，控制静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度等。
待以上步骤完成后，将上述PVDF+DMAC纺丝原液置于静电纺丝装置的供液料槽中，开启静电纺丝装置和收放卷装置对隔离膜的一面进行涂层制备，涂布速度为20m/min。待隔离膜一面涂层制备完成后，对另外一面进行同样的纺丝涂布处理。根据实际需要，可以将隔离膜双面涂层的重量控制在0.05-2mg/cm2之间。
在纺丝时，从喷丝端口飞出的PVDF+DMAC纺丝原液会迅速挥发干燥，其挥发速度与PVDF+DMAC溶液浓度、静电纺丝装置的真空度、环境湿度有较大关系。必要时，可以开启隔离膜收卷装置前的烘箱以确保得到干燥的隔离膜功能涂层。
经过以上步骤，将得到双面都涂有PVDF的隔离膜，存放在清洁干燥的环境中待用。
(2)制作锂电池的正极片
称量97份钴酸锂、2份PVDF干燥粉末、1份Super-P导电碳加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，并控制固含量在60-80％之间，充分搅拌7小时后得到均匀稳定的正极浆料。用转移涂布机将此正极浆料涂布到16微米厚铝箔上，并烘干得到正极极片。之后用辊压机辊压至设计厚度，再分切、焊接极耳得到一条条可用的正极极片。
(3)制作锂电池的负极片
按照固体重量计算，称量97份石墨粉、2份SBR粘结剂、1份的羧甲基纤维钠CMC-Na加到去离子水中，控制固含量在40-55％之间，充分搅拌7小时后得到均匀稳定的负极浆料，将此浆料用于转移涂布的方式涂布到12微米厚的铜箔上，烘干得到负极极片。之后将其辊压至设计厚度，再分切、焊接极耳得到一条条可用的负极极片。
(4)制作锂电池
将上述正极极片、负极极片及隔离膜通过卷绕、贴胶工序得到裸电芯，再经过铝塑膜封装、除水、注入电解液、化成、除气、封装、老化等工序，制备得到可用的锂电池。
实施例2：
(1)制作隔离膜的功能涂层
配置纺丝原液：称量5份干燥的聚偏二氟乙烯(PVDF，Mw＝10万至150万)粉末和10份粒径约为500nm的Al2O3颗粒，加到85份N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)中，充分搅拌成固含量为15％的PVDF+Al2O3+DMAC浆料待用。
将10微米厚的聚乙烯多孔隔离膜基材放置在静电纺丝装置中，作为纺丝收集系统。隔离膜两端连接有收放卷装置以确保连续的生产。
调整静电纺丝装置的工艺参数，如喷丝端口的电极间的电压差、喷丝端口与隔离膜的相对位置等。开启辅助设备，控制纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度等。
待以上步骤完成后，将上述PVDF+Al2O3+DMAC纺丝原液置于静电纺丝装置的供液料槽中，开启静电纺丝装置和收放卷装置对隔离膜进行涂层制备，涂布速度为15m/min。待隔离膜的一面涂层制备完成后，控制收放卷装置将隔离膜卷料调转过来，对另外一面进行同样的纺丝处理。根据实际需要，干燥的双面功能涂层的重量控制在0.05-4mg/cm2之间。
在纺丝时，从喷丝端口飞出的PVDF+Al2O3+DMAC纺丝原液会迅速挥发干燥，待其飞抵隔离膜基材时，将得到干燥的PVDF+Al2O3纳米纤维丝涂层。
经过以上步骤，将得到双面都涂有PVDF+Al2O3的隔离膜，存放在清洁干燥的环境中待用。
本实施例中，锂电池的正极片、负极片及锂电池的封装等制作过程同实施例1，在此不再赘述。
实施例3：
(1)制作隔离膜的功能涂层
配置纺丝原液：将干燥的聚偏二氟乙烯(PVDF，Mw＝10万至150万)粉末加到N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)中，充分搅拌成质量分数10％的PVDF+DMAC溶液待用。
将基材厚度为10微米并且一面有2微米厚Al2O3涂层的聚乙烯多孔隔离膜放置在静电纺丝装置中，作为纺丝收集系统。隔离膜两端连接有收放卷装置以确保可以连续生产。
调整静电纺丝装置的工艺参数，如喷丝端口的电极间的电压差、喷丝端口与隔离膜的相对位置等。开启辅助设备，控制静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度等。
待以上步骤完成后，将上述PVDF+DMAC纺丝原液置于静电纺丝装置的供液料槽中，开启静电纺丝装置和收放卷装置对隔离膜的一面进行涂布处理，涂布速度为20m/min。待隔离膜的一面涂层制备完毕后，控制收放卷装置将隔离膜卷料调转过来，对另外一面进行同样的纺丝处理。根据实际需要，干燥的双面功能涂层的重量控制在0.2-0.7mg/cm2之间。
经过以上步骤，将得到双面都有PVDF功能涂层的PE+Al2O3+PVDF的隔离膜，存放在清洁干燥的环境中待用。
本实施例中，锂电池的正极片、负极片及锂电池的封装等制作过程同实施例1，在此不再赘述。
实施例4：
(1)制作隔离膜的功能涂层
配置纺丝原液：称量8份干燥的聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物(Mw＝10万-500万)粉末，加入到92份去离子水中，充分搅拌成8％的水溶液待用。
将基材厚度为10微米并且一面有2微米厚Al2O3涂层的聚乙烯多孔隔离膜放置在静电纺丝装置中，作为纺丝收集系统。隔离膜两端连接有收放卷装置以确保可以连续生产。
调整静电纺丝装置的工艺参数，如喷丝端口的电极间的电压差、喷丝端口与隔离膜的相对位置等。开启辅助设备，控制纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度等。
待以上步骤完成后，将上述聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物水溶液的纺丝原液置于静电纺丝装置的供液料槽中，开启静电纺丝装置和收放卷装置对隔离膜一面进行涂布处理，涂布速度为20m/min。待隔离膜的一面涂层制备完毕后，控制收放卷装置将隔离膜卷料调转过来，对另外一面进行同样的纺丝处理。根据实际需要，干燥的双面功能涂层的重量控制在0.05-4mg/cm2之间。
经过以上步骤，将得到双面都有聚丙烯酸-丙烯酸酯共聚物功能涂层的隔离膜，存放在清洁干燥的环境中待用。
本实施例中，锂电池的正极片、负极片及锂电池的封装等制作过程同实施例1，在此不再赘述。
以下列出现有技术制作锂电池的几个例子，便于与本发明的技术形成对比：
对比例1:
(1)制作隔离膜的功能涂层
在去离子水中加入固体质量比为60：40的Al2O3(10nm-1μm)和PVDF乳液，充分搅拌制成均匀稳定的浆料(固含量30-50％)。用微凹涂布方法将上述浆料涂布到10μm厚的聚乙烯多孔隔离膜基材的一面，用烘箱干燥后得到一面有Al2O3+PVDF(2-4μm)涂层的隔离膜，再对隔离膜的另一面进行上述涂层处理。处理完毕后，将隔离膜存放在干燥清洁的环境中待用。
其中，锂电池的正极极片、负极极片及电池制作过程同实施例1，在此不再赘述。
对比例2
(1)隔离膜的陶瓷功能涂层制备
在去离子水中加入质量比为85:10:5的Al2O3(10nm-1μm)、聚丙烯酸钠(Mw＝40万)、羧甲基纤维素钠CMC-Na(Mw＝20万-50万)粉末，充分搅拌7-8小时制成均匀稳定的浆料(固含量30-40％)。用浸蘸涂布的方式将上述浆料涂布到10μm厚的聚乙烯多孔隔离膜基材的两面，用烘箱干燥后得到隔离膜的双面陶瓷功能涂层。在工序中要控制隔离膜的功能涂层两面的厚度和质量均匀一致，同时确保双面功能涂层总厚度在2-4μm之间。
(2)隔离膜的粘结涂层制备
将Mw＝50万-120万的PVDF粉末加入到N-甲基咯烷酮(NMP)中，充分搅拌5小时形成固含量为10％的均匀稳定溶液。再用凹版网纹辊涂布的方式将上述溶液转移至隔离膜的双面陶瓷功能涂层的表面，用烘箱干燥。PVDF涂层在陶瓷功能涂层表面呈岛状、块状分布，其在隔离膜两面的涂布重量控制在0.05-1mg/cm2之间。
其中，锂电池的正极极片、负极极片及电池制作过程同实施例1，在此不再赘述。
对比例3
(1)隔离膜的陶瓷功能涂层制备。
在去离子水中加入质量比为85:10:5的Al2O3(10nm-1μm)、聚丙烯酸钠(Mw＝40万)、羧甲基纤维素钠CMC-Na(Mw＝20万-50万)粉末，充分搅拌7-8小时制成均匀稳定的浆料(固含量30-40％)。用浸蘸涂布的方式将上述浆料涂布到10μm厚的聚乙烯多孔隔离膜基材的两面，用烘箱干燥后得到隔离膜的双面陶瓷功能涂层。在工序中要控制隔离膜涂层两面的厚度和质量均匀一致，同时确保双面功能涂层总厚度在2-4μm之间。
(2)隔离膜的粘结涂层制备
将Mw＝50万-120万的PVDF粉末加入到N-甲基咯烷酮(NMP)中，充分搅拌5小时形成固含量为10％的均匀稳定溶液。用浸蘸涂布的方式将PVDF+NMP溶液转移至隔离膜双面陶瓷功能涂层表面，再将隔离膜湿膜通过装有NMP+H2O混合液的萃取槽将NMP从PVDF涂层中萃取出来，以便在PVDF表面涂层中造孔。经过烘箱干燥后，将在Al2O3涂层表面得到有孔隙的PVDF涂层(孔径20nm-3μm)。PVDF在隔离膜两面的涂布重量控制在0.05-1mg/cm2。
其中，锂电池的正极极片、负极极片及电池制作过程同实施例1，在此不再赘述。
为了检验用传统的涂布方法和本发明的涂布方法制备的隔离膜功能涂层及其锂电池在性能上的差别，特做了如下测试。
(1)隔离膜的透气度测试
将实施例1-4及对比例1-3制作的隔离膜在50℃真空环境干燥24h，之后置于透气度测试仪中，测定20mm汞柱压力下体积为100cc的空气通过0.1cm2的隔离膜所需要的时间。
(2)隔离膜与正、负极极片的粘结力
参照实施例1-4及对比例1-3制作锂电池的步骤，先制作灌注了电解液但还没有充电化成的电芯。用60℃、1MPa的压力对上述电芯进行热压处理，30分钟后将电芯拆开，提取正极片与隔离膜的粘结体(去掉负极片)或者负极片与隔离膜的粘结体(去掉正极片)，待测试。将正极片(负极片)与隔离膜的粘结体裁成长条，用拉力计测量极片与隔离膜之间的粘结力(180°剥离方式)。
(3)锂离子电池的放电倍率性能测试
常温下，以0.5C的倍率恒流充电至4.35V，再恒压充电至0.02C截止，静置10分钟；再以0.5C恒流倍率放电至3.0V，记录放出的电量，以此为100％。用同样的充电方式将电池充满电，但以1.5C恒流倍率放电至3.0V，记录放出的电量。
锂电池的放电倍率(％)＝1.5C放电倍率下的放电容量/0.5C放电倍率下的放电容量*100％
(4)锂电子电池的厚度膨胀
第一步：在室温下，以0.5C的倍率恒流充电至4.35V，再恒压充电至0.02C截止，静置10分钟，测定电池的初始厚度。
第二步：将电池在45℃以0.5C充电至4.35V，再恒压充电至0.02截止，静置10分钟；再用0.5C的放电倍率放电至3.0V，完成一个循环。如此重复进行400次充放电后停止。再检测电池在4.35V时的厚度，以此计算该电池的厚度膨胀。
锂电池的厚度膨胀率(％)＝(400次充放电后满充时的电池厚度-初始满充时电池的厚度)/初始满充时电池的厚度*100％。
(5)锂离子电池的穿钉安全性能测试
将各实施例及对比例制作的锂电池充满电，用直径5mm的铁钉子，以60mm/s速度穿透锂离子电池，观察锂电池是否冒烟，起火或者爆炸。每组测试20个电芯，统计没有起火、爆炸电芯的比例。
通过上述测试，本方法制备的隔离膜功能涂层及其锂电池在关键性能指标上表现更好：隔离膜透气度更好、与正、负极极片粘结力更大、锂电池的放电倍率性能更好、电池循环厚度膨胀较小、电池穿钉安全性能更好。具体数据对比如下表1
表1，本实施例的方法制备的隔离膜功能涂层及其锂电池与现有技术的方法制备的隔离膜功能涂层及其锂电池的对比：
本发明还提供了一种锂电池隔离膜的涂布系统，该涂布系统应用于前文所述的涂布方法中。涂布系统的具体结构请参阅图2。
如图2所示，本实施例的涂布系统20包括配液装置21、收放卷张力控制装置22以及静电纺丝装置23。
其中，配液装置21用于配置涂布所需的纺丝原液，并将纺丝原液置于供液料槽中。具体而言，配液装置21具体根据锂电池的技术要求和静电纺丝的技术特点确定功能涂层中各种功能材料的种类和配比，进一步将上述功能材料加入水或者有机溶剂中搅拌，配置成均匀稳定的溶液、乳液或者悬浮分散液作为涂布的纺丝原液。
其中，纺丝原液可以是高分子材料或齐聚物的熔融体，有机材料或无机材料的溶液、乳液或悬浮液，有机、无机物颗粒的分散液，纳米、微米粒子的分散液，也可以是它们的复合体。
进一步的，纺丝原液还可以根据实际需要加入各种功能性添加剂。
如果需要在隔离膜200的表面制备多层不同的功能涂层，则配液装置21需要配置不同的纺丝原液，并将不同的纺丝原液置于同一套静电纺丝系统的不同供液料槽，使用不同的喷丝端口，同时对隔离膜进行喷丝处理。
收放卷张力控制装置22用于将隔离膜200放置于静电纺丝装置23中。具体而言，隔离膜200的两端连接收放卷张力控制装置22，收放卷张力控制装置22开启后，对隔离膜200进行传输，将隔离膜200连续放置于静电纺丝装置23中。
静电纺丝装置23用于采用静电纺丝的方法对隔离膜200的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为隔离膜200的功能涂层。
其中，涂布系统20还包括控制器24，用于调整静电纺丝装置23的工艺参数，进一步用于对静电纺丝装置23的真空度、环境湿度和环境清洁度进行控制，其中，工艺参数包括静电纺丝装置23中的喷丝端口231的电压差、喷丝端口231与隔离膜200的相对位置。其中，喷丝端口231由一对正、负电极232和233形成，因此，喷丝端口231的电压差即为正、负电极232和233间的电压差。本实施例中，正、负电极232和233通电后，两者之间存在电压差，喷出纺丝原液流丝，隔离膜200置于正、负电极232和233之间，则可以将纺丝原液流丝喷涂在隔离膜200的表面上。
经过上述的参数调整和真空度等的控制后，开启喷丝装置，使得喷丝端口231对隔离膜200进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层，其中，纤维丝涂层的厚度为100nm(纳米)-100um(微米)。其中，功能涂层中的纤维丝的直径取决于纺丝原液的性质和纺丝工艺，波动范围优选在30nm至500nm之间。本实施例的静电纺丝系统20可以精确控制隔离膜200的功能涂层的单位面积的涂布重量。
涂布系统20还包括热压设备25、辊压设备26、干燥设备27以及除电设备28。其中，热压设备25用于对经过涂布后的隔离膜200进行热压。辊压设备26用于对经过涂布后的隔离膜200进行辊压。干燥设备27用于对经过涂布后的隔离膜200进行干燥。除电设备28用于对经过涂布后的隔离膜200进行除静电。
值得注意的是，热压设备25、辊压设备26、干燥设备27以及除电设备28的设置是根据需要而定的，在其他实施中，可以根据需要省去热压设备25、辊压设备26、干燥设备27和/或除电设备28。
因此，本发明能够以简单的工艺方法在隔离膜表面制备出有均匀孔隙的功能涂层。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池隔离膜的涂布方法，其特征在于，所述涂布方法包括：
配置涂布所需的纺丝原液，并将所述纺丝原液置于供液料槽中；
将所述隔离膜放置于静电纺丝装置中；
采用静电纺丝的方法对所述隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为所述隔离膜的功能涂层。
2.根据权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，所述配置涂布所需的纺丝原液的步骤包括：
根据所述锂电池的技术要求和所述静电纺丝的技术特点确定所述功能涂层中各种功能材料的种类和配比；
将所述功能材料加入水或者有机溶剂中搅拌，配置成均匀稳定的溶液、乳液或者悬浮分散液作为涂布所述的纺丝原液。
3.根据权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，所述采用静电纺丝的方法对所述隔离膜的表面进行连续喷丝涂布的步骤之前包括：
调整静电纺丝装置的工艺参数，其中，所述工艺参数包括静电纺丝装置中的喷丝端口的电压差、喷丝端口与所述隔离膜的相对位置；
所述涂布方法还包括：
对所述静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度进行控制。
4.根据权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，所述将所述隔离膜放置于静电纺丝装置中的步骤还包括：
将所述隔离膜连续放置于所述静电纺丝装置中。
5.根据权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，所述涂布方法还包括：
对经过涂布后的隔离膜进行热压、辊压、干燥和/或除静电。
6.一种锂电池隔离膜的涂布系统，其特征在于，所述涂布系统包括：
配液装置，用于配置涂布所需的纺丝原液，并将所述纺丝原液置于供液料槽中；
收放卷张力控制装置，用于将所述隔离膜放置于静电纺丝装置中；
静电纺丝装置，用于采用静电纺丝的方法对所述隔离膜的表面进行连续喷丝涂布，以得到厚度可控的纤维丝涂层作为所述隔离膜的功能涂层。
7.根据权利要求6所述的涂布系统，其特征在于，所述配液装置具体根据所述锂电池的技术要求和所述静电纺丝的技术特点确定所述功能涂层中各种功能材料的种类和配比，进一步将所述功能材料加入水或者有机溶剂中搅拌，配置成均匀稳定的溶液、乳液或者悬浮分散液作为涂布所述的纺丝原液。
8.根据权利要求6所述的涂布系统，其特征在于，所述涂布系统还包括控制器，用于调整静电纺丝装置的工艺参数，进一步用于对所述静电纺丝装置的真空度、环境湿度和环境清洁度进行控制，其中，所述工艺参数包括静电纺丝装置中的喷丝端口的电压差、喷丝端口与所述隔离膜的相对位置。
9.根据权利要求6所述的涂布系统，其特征在于，所述收放卷张力控制装置具体用于将所述隔离膜连续放置于所述静电纺丝装置中。
10.根据权利要求6所述的涂布系统，其特征在于，所述涂布系统还包括：
热压设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行热压；
辊压设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行辊压；
干燥设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行干燥；
除电设备，用于对经过涂布后的隔离膜进行除静电。
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