CN110707263A - 一种电池隔膜的涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池制备技术领域，尤其涉及一种电池隔膜的涂覆方法。本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，为：喷涂/印刷、去溶剂。PVDF材料在浆料充分溶解，使用喷涂/印刷的方式涂覆在待涂覆隔膜的表面，涂覆操作简单，且浆料无需加入造孔剂、增稠剂等物质；相对于传统的改性层涂覆方式，油系涂覆在隔膜表面形成若干个小圆片状材料构成的改性层，片状涂层的空隙以及片状涂层之间会留有小的空隙，隔膜透气性良好，能有效减小离子在此界面迁徙时的阻力，如此有利于电导率的提高，降低了改性层对电池充放性能的影响，隔膜的综合性能有显著提升；解决了现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷。

Description

一种电池隔膜的涂覆方法
技术领域
本发明属于电池制备技术领域，尤其涉及一种电池隔膜的涂覆方法。
背景技术
隔膜是电解反应时，用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量的一层薄膜。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一；隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
PVDF分为油性体系和水性体系，现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法多为水性PVDF浆料进行涂覆，水性PVDF主要将PVDF粉末融入水中，形成悬浊液，再通过微凹版、喷涂等工艺转移到基材上，此工艺简单且成本较低，但是水性PVDF浆料需要添加增稠剂、光引发剂等诸多助剂，浆料制备较为复杂，尤其是现有市场上的水性PVDF涂覆隔膜应用在电池上，其最终粘接力发挥效果较差。而油性PVDF涂覆，由于采用微凹涂覆、浸润式涂覆等工艺，所得隔膜透气性较差，且成本高，所以油性涂覆应用极少。
因此，研发出一种电池隔膜的涂覆方法，用于解决现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，用于解决现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷。
本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，所述涂覆方法为：
步骤一、喷涂/印刷：油系PVDF浆料喷涂/印刷于待涂覆隔膜的表面，得第一产物；
步骤二、去溶剂：除去所述第一产物表面的溶剂，得产品。
优选地，所述涂覆方法还包括：前处理，所述前处理步骤于所述步骤一之前进行；
所述前处理的方法为：所述待涂覆隔膜进行电晕处理。
优选地，所述待涂覆隔膜选自：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯-丙烯复合膜、单面陶瓷隔膜、双面陶瓷隔膜中的任意一种。
优选地，所述待涂覆隔膜的厚度为5～40μm，所述待涂覆隔膜的孔隙率为35％～48％。
优选地，所述去溶剂的方法为：所述第一产物过水后，干燥得产品。
优选地，所述去溶剂的方法为：所述第一产物高温干燥得产品。
优选地，所述油系PVDF浆料包括：PVDF共聚物、有机溶剂及陶瓷颗粒；
所述PVDF共聚物选自：偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物以及偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。
优选地，以质量份计，所述油系PVDF浆料包括：PVDF共聚物2～10份、有机溶剂70～98份及陶瓷颗粒0～25份。
优选地，所述产品中，涂覆层的厚度为0.5～6μm，涂覆层的孔隙率为40％～80％；
涂覆层的克重为：0.4～7g/m2。
综上所述，本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，所述涂覆方法为：步骤一、喷涂/印刷：油系PVDF浆料涂覆于待涂覆隔膜的表面，得第一产物；步骤二、去溶剂：除去所述第一产物表面的溶剂，得产品。本发明提供的技术方案中，油性PVDF浆料充分溶解，可使用喷涂/印刷的方式涂覆在待涂覆隔膜的表面，涂覆时操作简单，且浆料无需加入造孔剂、增稠剂等物质；进一步地，经检测可得，相对于传统的改性层涂覆方式，此种油系涂覆能够在隔膜表面形成若干个小圆片状材料构成的改性层，片状涂层的空隙以及片状涂层之间会留有小的空隙，隔膜透气性良好，能有效减小离子在此界面迁徙时的阻力。如此有利于电导率的提高，降低了改性层对电池充放性能的影响，，隔膜的综合性能有显著提升。本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法，解决了现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的涂覆方法所制得产品的微观结构示意图；
图2为现有技术中，水系PVDF点涂法涂覆于隔膜后的微观结构示意图；
其中，陶瓷颗粒1、油系PVDF涂层2以及水系PVDF涂覆浆料3。
具体实施方式
本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，用于解决现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法，进行具体地描述。
本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，为：步骤一、喷涂/印刷：油系PVDF浆料涂覆于待涂覆隔膜的表面，得第一产物；步骤二、去溶剂：除去第一产物表面的溶剂，得产品。本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法，解决了现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷。
第二，本发明提供的技术方案中，所选用的涂覆浆料为油性PVDF浆料，在油性体系中，PVDF完全溶解，涂覆时可选用喷涂/印刷的方式，无需额外添加任何类似于造孔剂、增稠剂等助剂类物质，使得PVDF在浆料中有较大的占比，更能体现PVDF在电池中的粘接性能。较于水性点状涂覆，此发明的片状涂覆能使隔膜与极片有更大的接触面积，有利于隔膜与极片的粘接。根据权利要求书第6点涉及工艺，整体工艺简单便捷，溶剂也能快速回收，且回收成本较低。此种涂覆方式，与现有技术中微凹涂覆或浸润式涂覆不同的是，此种涂覆方式可将浆料均匀规律的涂覆于待涂覆隔膜的表面，此处可参阅图1，浆料可完整均匀的覆盖于隔膜表面，而微凹槽涂覆或浸润式涂覆的浆料则是以膜状的形式覆盖于隔膜的表面，容易导致堵塞离子通道，透气性较差。此发明油系涂覆能够在隔膜表面形成若干个小圆片状材料构成的改性层，片状涂层的空隙以及片状涂层之间会留有小的空隙，因此涂覆后的隔膜透气性能良好，可进一步提高隔膜的综合性能。
第三，根据权利要求6所述除溶剂方法，为除去油系PVDF浆料中的有机溶剂，可直接采用了高温加热的方式，使得有机溶剂在后续处理中很容易被除去，而且除去的有机溶剂可通过冷凝回流的方式回收利用，可实现绿色环保生产。
进一步地优化技术方案，为有效提升隔膜表面的附着性，本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法还包括：前处理，前处理步骤于步骤一之前进行；前处理的方法为：对待涂覆隔膜进行电晕处理。
为确保隔膜在电解液中可以保持其性质的稳定而不发生降解，本发明提供的技术方案中，待涂覆隔膜选自：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯-丙烯复合膜、单面陶瓷隔膜、双面陶瓷隔膜中的任意一种。
在确保隔膜可以有效隔开正负极极片的基础上，同时，兼顾离子可以通过隔膜，本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法中，待涂覆隔膜的厚度为5～40μm，待涂覆隔膜的孔隙率为35％～48％。
进一步地优化技术方案，有效除去涂覆后浆料中的有机溶剂，本发明实施例提供的技术方案中，去溶剂的方法为：第一产物过水后，干燥得产品；或第一产物直接高温干燥得产品，且除去的溶剂可通过冷凝回流的方式回收利用，可实现绿色环保生产。在实际操作中，高温干燥的温度为40～90℃。
为有效确保油系PVDF具有良好的粘接性能，本发明提供的技术方案中，油系PVDF浆料包括：PVDF共聚物、有机溶剂及陶瓷颗粒；PVDF共聚物选自：偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物以及偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。
进一步地优化技术方案，既要确保PVDF可以充分溶解，又需兼顾以浆料不能过稀而影响其粘接性能，本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法中，以质量份计，油系PVDF浆料包括：PVDF共聚物2～10份、有机溶剂70～98份及陶瓷颗粒0～25份。
在兼顾以涂覆后隔膜良好的隔离性、粘接性及可确保离子顺利通过隔膜，本发明提供的技术方案中，产品中，涂覆层的厚度为0.5～6μm，涂覆层的孔隙率为40％～80％；涂覆层的克重为：0.4～7g/m2。
根据上述提供的涂覆方法，对待涂覆隔膜进行涂覆后，测定其透气性能等各项综合参数，其中，所选用的对照品为现有技术的PVDF浆料进行涂覆所得隔膜，所用基材均相同。所得结果请参阅表1。
表1
Figure BDA0002188058150000051
从上述实施例可以得出，本发明提供的技术方案，具有以下优点：
(1)、采用本发明提供的涂覆方法，涂覆后隔膜的透气性能较水性PVDF对比例，还是油性PVDF对比例都有显著的提升；
(2)、从数据可以看到，实施例的正极粘接强度明显优于水性PVDF对比例，优良的正极粘接强度对现在电池的安全性能有着极大的积极作用；
综上所述，本发明提供了一种电池隔膜的涂覆方法，所述涂覆方法为：步骤一、喷涂/印刷：油系PVDF浆料喷涂/印刷于待涂覆隔膜的表面，得第一产物；步骤二、去溶剂：除去所述第一产物表面的溶剂，得产品。本发明提供的技术方案中，PVDF材料在浆料充分溶解，使用喷涂/印刷的方式涂覆在待涂覆隔膜的表面，涂覆操作简单，且浆料无需加入造孔剂、增稠剂等物质；进一步地，经检测可得，相对于传统的改性层涂覆方式，此种油系涂覆能够在隔膜表面形成若干个小圆片状材料构成的改性层，片状涂层的空隙以及片状涂层之间会留有小的空隙，隔膜透气性良好，能有效减小离子在此界面迁徙时的阻力，如此有利于电导率的提高，降低了改性层对电池充放性能的影响，隔膜的综合性能有显著提升。本发明提供的一种电池隔膜的涂覆方法，解决了现有技术中，PVDF隔膜涂覆的方法中存在着工艺复杂、隔膜透气性能差及极片粘接效果不好的技术缺陷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池隔膜的涂覆方法，其特征在于，所述涂覆方法为：
步骤一、喷涂/印刷：油系PVDF浆料喷涂/印刷于待涂覆隔膜的表面，得第一产物；
步骤二、去溶剂：除去所述第一产物表面的溶剂，得产品。
2.根据权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，所述涂覆方法还包括：前处理，所述前处理步骤于所述步骤一之前进行；
所述前处理的方法为：所述待涂覆隔膜进行电晕处理。
3.根据权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，所述待涂覆隔膜选自：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯-丙烯复合膜、单面陶瓷隔膜、双面陶瓷隔膜中的任意一种。
4.根据权利要求1或3所述的涂覆方法，其特征在于，所述待涂覆隔膜的厚度为5～40μm，所述待涂覆隔膜的孔隙率为35％～48％。
5.根据权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，所述去溶剂的方法为：所述第一产物水洗后，干燥得产品。
6.根据权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，所述去溶剂的方法为：所述第一产物高温干燥得产品。
7.根据权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，所述油系PVDF浆料包括：PVDF共聚物、有机溶剂及陶瓷颗粒。
8.所述PVDF共聚物选自：偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物以及偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的涂覆方法，其特征在于，以质量份计，所述油系PVDF浆料包括：PVDF共聚物2～10份、有机溶剂70～98份及陶瓷颗粒0～25份。
10.根据权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，所述产品中，涂覆层的厚度为0.5～6μm，涂覆层的孔隙率为40％～80％；
涂覆层的克重为：0.4～7g/m2。
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