CN110394273B - 一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备及涂层方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备及其涂层方法。其中，所述设备包括无纺布型锂离子电池隔膜放卷装置、微凹涂层装置、背覆辊、同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ、初级烘道、次级烘道、末级烘道、无纺布型锂离子电池隔膜收卷装置、相转化装置及导布辊。涂层工作时，根据无纺布型锂离子电池隔膜在相转化装置的传动不同，实现了水性涂层液和溶剂性涂层液在无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层的功能需要。本发明制得的无纺布型锂离子电池隔膜平整度高、粗糙度小、涂层均匀；隔膜涂层面无漏涂现象，有效降低无纺布型隔膜非涂层面渗透不均的问题，提高了电池装配的性能一致性。

Description

一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备及涂层方法

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜制备技术领域，具体涉及一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备及其涂层方法。

背景技术

随着我国和其他国家电动汽车产业的快速发展，高比能锂离子电池得到了重视和大力发展。隔膜作为高比能锂离子电池的四大关键材料之一，对电池的充放电性能、安全性及循环寿命起着至关重要的作用。

商品化的聚烯烃微孔隔膜存在耐温低、热收缩性大、孔率小、电解液亲润性差、电解液吸液保液能力差等致命缺陷，对高比能锂离子电池的安全性、循环寿命、倍率性等关键性能构成重大威胁。

无纺布型锂离子电池隔膜由于材料构成方案和制备方法的突破，具有耐温高、孔率大、电解液亲润性及电解液吸液保液能力优等性能，有效提升了高比能锂离子电池的安全性、循环寿命等关键特性。

但是，无纺布型锂离子电池隔膜是由细纤维通过湿法抄造成型，存在孔径相对较大，若直接使用易造成电池短路问题发生，为此必须对无纺布型锂离子电池隔膜进行涂层，才能较好满足高比能锂离子电池的应用需要。

由于无纺布型锂离子电池隔膜自身结构特点，全浸渍涂层或双面涂层时，会造成涂层液在设备上粘结残留等这样那样的问题产生，同时由于设备匹配性问题，涂层后隔膜一致性较差，为此无法满足高比能锂离子电池的使用要求，因此最好进行单面涂层。

现有锂离子电池隔膜涂层设备，如CN108046030A一种综合性高速隔膜涂覆设备等，主要用于聚烯烃微孔隔膜的涂层，聚烯烃微孔隔膜孔径较小，无论水性涂层液还是溶剂性涂层液，都无法渗透隔膜，具有较好的涂层效果。但是采用该类设备及相应工艺进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层时，无法克服解决隔膜非涂层面涂层液渗透粘设备现象，这主要是因为：无纺布型锂离子电池隔膜所用纤维材料多数具有优异的亲润性、隔膜为6～30ｕm较薄厚度、孔径相对较大等方面原因，易造成涂层液向隔膜非涂层面渗透，渗透过的涂层液易在涂层设备的传送辊等接触物上残留，时间一长，就会影响无纺布型锂离子电池隔膜的涂层效果和整体性能，因此现行锂离子电池隔膜涂层设备无法满足无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层需要，为此需设计一种与无纺布型锂离子电池隔膜相适应的涂层设备及涂层方法，来实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层。

现有锂离子电池隔膜涂层方法，如专利CN102064300A一种锂离子二次电池用多孔复合隔膜及其制备方法、专利CN102942831A用于锂离子二次电池隔膜的涂层组合物及该隔膜的制造方法、CN104051696A一种锂离子电池隔膜及其制备方法、CN104347835A一种双面耐热陶瓷涂层复合隔膜、CN106684299A一种具有闭孔性能的陶瓷涂层及含有该陶瓷涂层的锂离子电池隔膜等专利提供的涂层方法，主要是用于聚烯烃微孔隔膜的涂层，聚烯烃微孔隔膜孔径较小，无论水性涂层液还是溶剂性涂层液，都无法渗透隔膜，具有较好的涂层效果，但是，由于无纺布型锂离子电池隔膜所用纤维材料多数具有优异的亲润性大等方面原因，易造成涂层液向隔膜非涂层面渗透，渗透过的涂层液易在涂层设备的传送辊等接触物上残留，时间一长，就会影响无纺布型锂离子电池隔膜的涂层效果和整体性能，另外聚烯烃微孔隔膜存在耐温低、热收缩性大、孔率小、电解液亲润性差、电解液吸液保液能力差等致命缺陷，虽然通过涂层无机物或其他耐高温物质，一定程度上提高了隔膜的整体性能，但是由于聚烯烃材料自身耐温低的性质原因，依然会对对高比能锂离子电池的安全性、循环寿命、倍率性等关键性能构成重大威胁。因此此类专利技术无法满足无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层需要，为此需设计一种与无纺布型锂离子电池隔膜相适应的涂层设备及涂层方法，来实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层。

专利CN104766938A一种复合型锂离子电池隔膜及其制备方法、专利CN105576178A一种锂离子动力电池隔膜的湿法无纺布陶瓷隔膜及其制造方法，提供了无纺布型锂离子电池隔膜制备方法，仅提到了涂层方式，根据其描述的涂层液性质、状态和发明人大量的无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层试验结果，在进行单面涂层时，涂层液很快渗透到非涂层面，若没有专用配套设备，渗透到非涂层面的涂层液随着涂层工作长时间进行，将会因凝固到设备上涂层液影响无纺布型锂离子电池隔膜的涂层效果，为此需设计一种与无纺布型锂离子电池隔膜相适应的涂层设备及涂层方法，来实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层。

发明内容

为克服现有涂层设备及涂层方法在无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层存在的不足和限制，本发明提供了一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备及涂层方法，解决了涂层液向无纺布型锂离子电池隔膜非涂层面渗透粘结设备影响涂层效果的问题，实现了连续化运行，同时满足了水性涂层液和溶剂性涂层液在无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层的技术应用，具有广阔的工业化应用前景。

为实现上述本发明目的，本发明采取的技术方案是：一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，包括无纺布型锂离子电池隔膜放卷装置、微凹涂层装置、背覆辊、同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ、初级烘道、次级烘道、末级烘道、无纺布型锂离子电池隔膜收卷装置、相转化装置及导布辊。

所述放卷装置、导布辊、微凹涂层装置、同步装置Ⅰ、初级烘道、同步带装置Ⅱ、相转化装置、次级烘道、导布辊、末导布辊、收卷装置通过展开状态的无纺布型锂离子电池隔膜依次通过相连。

所述背覆辊作为同步带装置Ⅰ的支撑导辊，与同步带装置Ⅰ相连成一体，背覆辊为无纺布型锂离子电池隔膜经微凹涂层装置单面涂层后经过的第一道辊，起到支撑张紧作用，传统工艺中，此时涂层后隔膜未经过干燥，渗透到非涂层面的涂层液等很容易在背覆辊上粘结残留，残留的涂层液会在背覆辊上失去溶剂凝固，在背覆辊上形成凹凸不平的斑点，因为涂层时背覆辊起到到支撑张紧无纺布的作用，连续涂层时背覆辊上的斑点会使无纺布隔膜材料与微凹涂层装置不能均匀接触，纵向形成波纹状，因此涂层不均，严重影响隔膜的涂层效果。背覆辊与同步带装置Ⅰ相连成一体，背覆辊支撑同步带与涂层后隔膜接触，目的是让渗透到非涂层面的涂层液同步接触到同步带上被转移走，避免残留的涂层液对后续涂层的影响。

所述同步带装置Ⅰ由表面平整的同步带、同步带清理器、同步带干燥装置、同步带冷却装置及导布辊构成，其中，同步清理器在同步带干燥装置前、冷却装置在同步带干燥装置后，通过同步带相连。同步带装置Ⅰ的作用是同步转移渗透到非涂层面的涂层液，保证同步带与隔膜非涂层面接触时洁净状态，使无纺布型锂离子电池隔膜经微凹涂布装置单面涂层不受干扰的连续进行。

所述同步带装置Ⅱ由表面平整的同步带、同步带清理器、同步带干燥装置及导布辊构成，其中，同步清理器在同步带干燥装置前，通过同步带相连，同步带的上端面与无纺布型锂离子电池隔膜相接触支撑。同步带装置Ⅱ的作用主要是解决：涂层后隔膜经初级烘道初步干燥，没有充分干燥的隔膜非涂层面与导布辊接触时，发生涂层液渗透在导布辊上残留粘结现象，影响隔膜的整体性能的技术问题。

所述同步带装置Ⅰ和同步带装置Ⅱ中的同步带表面平整光滑，对水或溶剂具有良好的亲润性；工作时，同步带线速度与无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度一致。其目的是：因为在此时所起作用相当于背覆辊和作用，具有支撑张紧功能，和隔膜具有较大接触力度，对渗透过的涂层液在非涂层面孔径有展润扩散作用，提升纤维型锂离子电池隔膜单面涂层效果。

在进行涂层工作时，同步带装置Ⅰ和同步带装置Ⅱ中的同步带清理器同步对浸透到同步带表面上的水、溶剂或涂层液进行完全清理；同步带装置Ⅰ和同步带装置Ⅱ中的同步带烘干装置同步烘干同步带；同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置同步冷却同步带装置Ⅰ中烘干后的同步带。这种操作的目的是：对同步带装置1和同步带装置Ⅱ的同步带同步清洗和烘干，为保证同步带与隔膜非涂层面接触时处于洁净状态，使无纺布型锂离子电池隔膜经微凹涂布装置单面涂层不受干扰的连续进行；同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置同步冷却同步带装置Ⅰ中烘干后的同步带，是防止同步带表面温度过高造成隔膜上涂层液急速挥发使涂层孔径、孔结构的发生变化而影响隔膜的性能。

所述涂层后隔膜烘干部分由初级烘道、次级烘道、末级烘道构成，其中初级烘道和末级烘道为立式烘道，以导布辊展开隔膜，热风烘干方式；次级烘道为水平式烘道，气悬浮式热风烘干方式。这样分布益处是：（1）分段式烘道布局，有益于不同阶段烘干区域的温度分布控制；（2）初级烘道采取立式热风方式，是基于纤维型锂离子电池隔膜特点设计的，因为无纺布型锂离子电池隔膜所用纤维材料多数具有优异的亲润性、隔膜为6～30ｕm较薄厚度、孔径相对较大等方面原因，易造成涂层液向隔膜非涂层面渗透，若采取水平式结构，由于重力作用涂层液会加速向非涂层面渗透，因而会改变涂层结构，进而影响隔膜的整体性能，初级烘道的设计目的是在此烘干段降低涂层液流动性，使涂层液和隔膜初步紧密牢固结合。（3）次级烘道采取水平气悬浮式热风烘干方式，此烘干段目的是充分干燥涂层后隔膜；（4）末级烘道采取立式热风方式，此烘干段目的是缓冲干燥，使涂层隔膜表面温度趋近于空间温度，达到平衡效果。

在同步带装置Ⅱ和次级烘道间，设计了相转化装置，该装置的设计，使本发明设备不仅满足了无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层水性涂层液的涂层需求，也可实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层溶剂性涂层液的涂层，其中当使用溶剂性涂层液时，通过无纺布型锂离子电池隔膜依次将同步带装置Ⅱ、相转化装置和次级烘道相连。

本申请同时公开了采用上述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层的涂层方法，其特征在于：

（1）使用水性涂层液进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层

a．使用导引材料，将卷状无纺布型锂离子电池隔膜以展开状态依次通过导布辊、微凹涂层装置、背覆辊、初级烘道、同步带装置Ⅱ、次级烘道、导布辊、末级烘道、导布辊和收卷装置就位。

b．涂层工作时，同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ同时启动，同步带线速度与无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度一致。

以质量分数计，所述水性涂层液中含主涂层材料30～50%、分散剂等辅助材料2～15%、水余量。

所述主涂层材料为超细氧化铝粉体、超细二氧化硅粉体、锂皂石、蛭石等中的一种或多种。

所述分散剂等辅助材料为CMC、PAM、SBR、丙烯酸酯、海藻酸盐等中的一种或多种。

所述同步带清理器用清理液为水。

所述无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层厚度1～4ｕm、涂层速度即无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度10～30m/min。

所述初级烘道、次级烘道、同步带干燥装置的温度为60～120℃；末级烘道的温度为40～90℃。

所述同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置对同步带冷却，同步带与无纺布型锂离子电池隔膜接触时同步带表面温度在50℃以下。

（2）使用溶剂性涂层液进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层（涂层液通过相转化方式处理与无纺布型隔膜结合）

a．使用导引材料，将卷状无纺布型锂离子电池隔膜以展开状态依次通过导布辊、微凹涂层装置、背覆辊、初级烘道、同步带装置Ⅱ、相转化装置、次级烘道、导布辊、末级烘道、导布辊和收卷装置就位。

b．涂层工作时，同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ同时启动，同步带线速度与无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度一致。

以质量分数计，所述溶剂性涂层液中含主涂层材料5～15%、造孔剂等辅助材料2～15%、NMP或DMAC溶剂余量。

所述主涂层材料为间位芳纶、对位芳纶、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚氨酯等中的一种或多种。

所述造孔剂等辅助材料为氯化锂、氯化钠、聚氧化乙烯、聚乙二醇、乙烯基吡咯烷酮等中的一种或多种。

所述相转化装置中相转化液为水。

所述同步带清理器用清理液为NMP或DMAC溶剂。

所述无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层厚度1～4ｕm、涂层速度即无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度10～30m/min。

所述初级烘道、次级烘道、同步带干燥装置的温度为60～120℃；末级烘道的温度为40～90℃。

所述同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置对同步带冷却，同步带与无纺布型锂离子电池隔膜接触时同步带表面温度在50℃以下。

上述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备及其涂层工艺，不仅用于无纺布型锂离子电池隔膜制备，还可以用于过滤材料、水处理材料的涂层需要。

本发明有益效果：

（1）本发明中同步带装置的设计和使用，保证了渗透到非涂层面的涂层液及时的得到清理，使支撑张紧作用的背覆辊与被涂无纺布型锂离子电池隔膜接触时保持干洁状态，保证了无纺布型锂离子电池隔膜经微凹涂布装置单面涂层不受干扰的连续进行。克服解决了传统设备工艺中，渗透到非涂层面的涂层液等很容易在背覆辊上粘结残留，残留的涂层液会在背覆辊上失去溶剂凝固，在背覆辊上形成凹凸不平的斑点，连续涂层时背覆辊上的斑点使无纺布隔膜材料与微凹涂层装置不能均匀接触，形成纵向波纹状或涂层严重不均，严重影响隔膜的涂层产品质量效果的问题。

（2）本发明中，在同步带装置Ⅱ和次级烘道间，设计了相转化装置，该装置的设计，使本发明设备不仅满足了无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层水性涂层液的涂层需求，也可实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层溶剂性涂层液的涂层，其中当使用溶剂性涂层液时，通过无纺布型锂离子电池隔膜依次将同步带装置Ⅱ、相转化装置和次级烘道相连，实现了一机多用，降低了设备投资。

（3）本发明分段式烘道布局，有益于不同阶段烘干区域的温度分布控制，方便了工艺控制。初级烘道采取立式热风方式，是基于纤维型锂离子电池隔膜特点设计的，因为无纺布型锂离子电池隔膜所用纤维材料多数具有优异的亲润性、隔膜为6～30ｕm较薄厚度、孔径相对较大等方面原因，易造成涂层液向隔膜非涂层面渗透，若采取水平式结构，由于重力作用涂层液会加速向非涂层面渗透，因而会改变涂层结构，进而影响隔膜的整体性能，初级烘道的设计目的是在此烘干段降低涂层液流动性，使涂层液和隔膜初步紧密牢固结合；次级烘道采取水平气悬浮式热风烘干方式，此烘干段目的是充分干燥涂层后隔膜；；末级烘道采取立式热风方式，此烘干段目的是缓冲干燥，使涂层隔膜表面温度趋近于空间温度，达到平衡效果。

（4）本发明的设备和方法，有效解决了因为无纺布型锂离子电池隔膜所用纤维材料多数具有优异的亲润性、隔膜为6～30ｕm较薄厚度、孔径相对较大等方面原因，造成涂层液向隔膜非涂层面渗透粘结设备影响涂层效果的现象，无法实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层连续化生产的问题，实现了无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层连续一致运行。

（5）本发明设备及涂层方法，除满足无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层功能需要外，还可以用于过滤材料、水处理材料的涂层，扩大了本发明的应用领域。

引用文献

专利文献1：中国专利，CN108046030A，一种综合性高速隔膜涂覆设备；

专利文献2：中国专利，CN109382291A,一种油性锂电池隔膜涂布方法和装置；

专利文献3：中国专利，CN108346765A，一种复合锂离子电池隔膜及其制备方法；

专利文献4：中国专利，CN108565382A，一种水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法；

专利文献5：中国专利，CN107170942A，一种耐高温芳纶锂离子电池复合隔膜及其制备方法；

专利文献6：中国专利，CN109360921A，一种锂离子电池陶瓷隔膜和制造方法；

非专利文献1：广州化工，2017年第45卷第15期，涂层锂电子电池隔膜成发展方向。

附图说明

图1是本发明一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备结构示意图，其中1为无纺布型锂离子电池隔膜放卷设备、2为无纺布型锂离子电池隔膜、3为微凹涂层装置、4为背覆辊、5为同步带装置Ⅰ、6为同步带装置Ⅱ、7为同步带、8为同步带清理器、9为同步干燥装置、10同步带冷却装置、11为初级烘道、12为次级烘道、13为末级烘道、14为导布辊、15为无纺布型锂离子电池隔膜收卷装置、16为相转化装置、17为相转化液、18为涂层液。

图2是本发明超细氧化铝水性涂层液的单面涂层SEM形貌图。

图3是本发明芳纶溶剂性涂层液的单面涂层SEM形貌图。

图4是本发明超细氧化铝水性涂层液的单面涂层表面形貌图.

图5是传统设备及涂层方法超细氧化铝水性涂层液的连续单面涂层工作后经常出现的产品表面形貌图。

图6是本发明芳纶溶剂性涂层液的单面涂层表面形貌图。

图7是传统设备及涂层方法芳纶溶剂性涂层液的连续单面涂层工作后经常出现的产品表面形貌图。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进一步清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，包括无纺布型锂离子电池隔膜2放卷装置1、微凹涂层装置3、背覆辊4、同步带装置Ⅰ5、同步带装置Ⅱ6、初级烘道11、次级烘道12、末级烘道13、无纺布型锂离子电池隔膜2收卷装置15、相转化装置16及导布辊14；所述背覆辊4与同步带装置Ⅰ5相连成一体；所述同步带装置Ⅰ5由表面平整的同步带7、同步带清理器8、同步带干燥装置9、同步带冷却装置10及导布辊14构成；所述同步带装置Ⅱ6由表面平整的同步带7、同步带清理器8、同步带干燥装置9及导布14辊构成。

在进行涂层工作时，同步带装置Ⅰ5和同步带装置Ⅱ6中的同步带7线速度与无纺布型锂离子电池隔膜2的运行速度一致。

在进行涂层工作时，同步带装置Ⅰ5和同步带装置Ⅱ6中的同步带清理器8同步对渗透到同步带7表面上的水、溶剂或涂层液18进行完全清理；同步带装置Ⅰ5和同步带装置Ⅱ6中的同步带烘干装置9同步烘干同步带7；同步带装置Ⅰ5中同步带冷却装置10同步冷却同步带装置15中烘干后的同步带7。

采用上述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层的涂层工艺步骤：

（1）使用超细氧化铝水性涂层液18进行厚度为12ｕmPET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2单面涂层的工艺步骤

a．使用导引材料，将厚度为12ｕm卷状PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2以展开状态依次通过导布辊14、微凹涂层装置3、背覆辊4、初级烘道11、同步带装置Ⅱ6、次级烘道12、导布辊14、末级烘道13、导布辊14和收卷装置15就位。

b．涂布工作时，同步带装置Ⅰ5、同步带装置Ⅱ6同时启动，同步带7线速度与PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2的运行速度一致。

以质量分数计，所述水性涂层液18中含超细氧化铝40%、CMC分散剂等辅助材料8%、水余量。

所述同步带清理器8用清理液为水。

所述PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2单面涂层厚度4ｕm、涂层速度即无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度15m/min。

所述初级烘道11、次级烘道12、同步带干燥装置9的温度为80℃；末级烘道13的温度为50℃。

所述同步带装置Ⅰ5中同步带冷却装置10对同步带7冷却，同步带7与PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2接触时同步带7表面温度40℃。

使用超细氧化铝水性涂层液，经上述工艺步骤，制得厚度为16ｕmPET纤维无纺布型锂离子电池单面涂层隔膜，经测试隔膜主要性能指标达到设计要求，涂层隔膜SEM形貌图见图2，与传统设备涂层方法的性能指标对比见表1。

表1

使用超细氧化铝水性涂层液的本发明的表面形貌见图4，使用同样涂层液采用传统设备及涂层方法连续单面涂层后出现产品表面形貌见图5。

（2）使用芳纶溶剂性涂层液18进行厚度为12ｕmPET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2单面涂层的工艺步骤

a．使用导引材料，将厚度为12ｕm卷状PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2以展开状态依次通过导布辊14、微凹涂层装置3、背覆辊4、初级烘道11、同步带装置Ⅱ6、相转化装置16、次级烘道12、导布辊14、末级烘道13、导布辊14和收卷装置15就位。

b．涂布工作时，同步带装置Ⅰ5、同步带装置Ⅱ6同时启动，同步带7线速度与PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2的运行速度一致。

以质量分数计，所述溶剂性涂层液18中含芳纶7%、氯化锂造孔剂等辅助材料5%、NMP或DMAC溶剂余量。

所述相转化装置16中相转化液17为水。

所述同步带清理器8用清理液为NMP或DMAC溶剂。

所述PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层厚度4ｕm、涂层速度即PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2的运行速度15m/min。

所述初级烘道11、次级烘道12、同步带干燥装置9的温度为80℃；末级烘道的温度为50℃。

所述同步带装置Ⅰ5中同步带冷却装置10对同步带7冷却，同步带7与PET纤维无纺布型锂离子电池隔膜2接触时同步带7表面温度为40℃。

使用芳纶溶剂性涂层液，经上述工艺步骤，制得厚度为16ｕmPET纤维无纺布型锂离子电池单面涂层隔膜，经测试隔膜主要性能指标达到设计要求，涂层隔膜SEM形貌图见图3，与传统设备涂层方法的性能指标对比见表2。

表2

项目	本发明指标	传统设备方法指标
			表面平整均匀性	表面均匀平整	表面涂层不均匀，且易出现漏涂现象
面密度（g/m<sup>2</sup>）	11.1	11.3
			厚度（ｕm）	16.3	16.1
最大孔径（ｕm）	0.15	2.1
			孔率（%）	55.8	55.1
吸液率（%）	1750	1720

使用芳纶溶剂性涂层液的本发明的表面形貌见图6，使用同样涂层液采用传统设备及涂层方法连续单面涂层后出现产品表面形貌见图7。

从表1和表2、图4和图5、图6和图7等图表结果看，使用同样的涂层液，传统设备方法进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层时，易造成产品涂层不均、漏涂、起皱等致命现象问题，致使产品无法满足使用要求。从实施例和测试结果分析，本发明有效解决了无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层时，因涂层液向隔膜非涂层面渗透粘结设备影响涂层效果的现象，无法实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层连续化生产的问题，实现了无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层连续一致运行。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形 都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，其特征在于：所述设备包括无纺布型锂离子电池隔膜放卷装置、微凹涂层装置、背覆辊、同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ、初级烘道、次级烘道、末级烘道、无纺布型锂离子电池隔膜收卷装置、相转化装置及导布辊；展开状态的无纺布型锂离子电池隔膜依次通过所述放卷装置、导布辊、微凹涂层装置、同步带装置Ⅰ、初级烘道、同步带装置Ⅱ、相转化装置、次级烘道、导布辊、末导布辊、收卷装置；所述背覆辊作为同步带装置Ⅰ的支撑导辊，与同步带装置Ⅰ相连成一体，其中背覆辊支撑端与无纺布型锂离子电池隔膜相接触支撑；所述同步带装置Ⅰ由表面平整的同步带、同步带清理器、同步带干燥装置、同步带冷却装置及导布辊构成，其中，同步清理器在同步带干燥装置前、冷却装置在同步带干燥装置后，通过同步带相连；所述同步带装置Ⅱ由表面平整的同步带、同步带清理器、同步带干燥装置及导布辊构成，其中，同步清理器在同步带干燥装置前，通过同步带相连，同步带的上端面与无纺布型锂离子电池隔膜相接触支撑；微凹涂层装置设置在隔膜的涂层面一侧，同步带装置I、同步带装置Ⅱ设置在隔膜的非涂层面一侧，使同步带装置I、同步带装置Ⅱ清理渗透到非涂层面上的涂层液，以保证涂层质量。

2.如权利要求1所述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，其特征在于：同步带装置Ⅰ和同步带装置Ⅱ中的同步带表面平整光滑，对水或溶剂具有良好的亲润性；工作时，同步带线速度与无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度一致。

3.如权利要求1所述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，其特征在于：在进行涂层工作时，同步带装置Ⅰ和同步带装置Ⅱ中的同步带清理器同步对渗透到同步带表面上的水、溶剂或涂层液进行完全清理；同步带装置Ⅰ和同步带装置Ⅱ中的同步带烘干装置同步烘干同步带；同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置同步冷却同步带装置Ⅰ中烘干后的同步带。

4.如权利要求1所述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，其特征在于：涂层后隔膜烘干部分由初级烘道、次级烘道、末级烘道构成；

其中初级烘道和末级烘道为立式烘道，以导布辊展开隔膜，热风烘干方式；次级烘道为水平式烘道，气悬浮式热风烘干方式。

5.如权利要求1所述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备，其特征在于：在同步带装置Ⅱ和次级烘道间，设计了相转化装置，使设备不仅满足了无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层水性涂层液的涂层需求，也可实现无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层溶剂性涂层液的涂层，其中当使用溶剂性涂层液时，通过无纺布型锂离子电池隔膜依次将同步带装置Ⅱ、相转化装置和次级烘道相连。

6.如权利要求1所述一种无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层设备的应用，所述应用不仅包括无纺布型锂离子电池隔膜制备，还包括用于过滤材料、水处理材料的涂层制备。

7.利用权利要求1～5之一所述设备进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层的涂层方法，其特征在于：

（1）使用水性涂层液进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层

a．使用导引材料，将卷状无纺布型锂离子电池隔膜以展开状态依次通过导布辊、微凹涂层装置、背覆辊、初级烘道、同步带装置Ⅱ、次级烘道、导布辊、末级烘道、导布辊和收卷装置就位；

b．涂层工作时，同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ同时启动，同步带线速度与无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度一致；

以质量分数计，所述水性涂层液中含主涂层材料30～50%、分散剂辅助材料2～15%、水余量；

所述主涂层材料为超细氧化铝粉体、超细二氧化硅粉体、锂皂石、蛭石中的一种或多种；

所述分散剂辅助材料为CMC、PAM、SBR、丙烯酸酯、海藻酸盐中的一种或多种；

所述同步带清理器用清理液为水；

所述无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层厚度1～4ｕm、涂层速度即无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度10～30m/min；

所述初级烘道、次级烘道、同步带干燥装置的温度为60～120℃；末级烘道的温度为40～90℃；

所述同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置对同步带冷却，同步带与无纺布型锂离子电池隔膜接触时同步带表面温度在50℃以下；

或；

（2）使用溶剂性涂层液进行无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层

a．使用导引材料，将卷状无纺布型锂离子电池隔膜以展开状态依次通过导布辊、微凹涂层装置、背覆辊、初级烘道、同步带装置Ⅱ、相转化装置、次级烘道、导布辊、末级烘道、导布辊和收卷装置就位；

b．涂层工作时，同步带装置Ⅰ、同步带装置Ⅱ同时启动，同步带线速度与无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度一致；

以质量分数计，所述溶剂性涂层液中含主涂层材料5～15%、造孔剂辅助材料2～15%、NMP或DMAC溶剂余量；

所述主涂层材料为间位芳纶、对位芳纶、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚氨酯中的一种或多种；

所述造孔剂辅助材料为氯化锂、氯化钠、聚氧化乙烯、聚乙二醇、乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种；

所述相转化装置中相转化液为水；

所述同步带清理器用清理液为NMP或DMAC溶剂；

所述无纺布型锂离子电池隔膜单面涂层厚度1～4ｕm、涂层速度即无纺布型锂离子电池隔膜的运行速度10～30m/min；

所述初级烘道、次级烘道、同步带干燥装置的温度为60～120℃；末级烘道的温度为40～90℃；

所述同步带装置Ⅰ中同步带冷却装置对同步带冷却，同步带与无纺布型锂离子电池隔膜接触时同步带表面温度在50℃以下。

8.如权利要求7所述一种单面涂层的涂层方法，所述方法还应用于过滤材料、水处理材料的涂层制备。

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