CN110993857A - 一种用于锂电池隔膜的油性pvdf涂敷工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，包括以下步骤：（1）制胶工序：称取定量的聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入定量的正丙醇、碳酸二甲脂、环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；通过涂布机内调节风量、风速，提高PVDF的粘结性，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。本发明的通过合理配置的各种原料，配合有效的工艺参数，有效地保障了PVDF涂层孔隙率和电池硬度的良好性能。

Description

一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺
技术领域
本发明属于新能源电池技术领域，具体涉及一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺。
背景技术
随着我国经济的发展，有效利用能源，减少环境污染，国家引导坚持培育产业与加强配套相结合，以整车为龙头，培育并带动动力电池等加速发展。发展新能源汽车是降低汽车燃料消耗量，缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境有效途径。
锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解质，隔膜吸收电解液后可隔离正、负极，以防止电池短路，同时允许锂离子的传导。在过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔来阻隔电流传导，防止爆炸。隔膜性能决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能，充放电电流密度等关键特性，性能优异的隔膜对提高电池及动力电池的综合性能有重要作用。目前主流动力锂电池为18650型，此电池存在安全性低，单体提高能量密度空间有限。
锂电基膜上涂覆有PVDF树脂粉为目前常用的锂电隔膜， PVDF涂层可与锂电的电解质结合成稳定的聚合物电解质，显著提高锂电的安全性、循环性、电芯一致性，同时降低电池膨胀率，使电池更薄更结实。然而水性PVDF(聚偏氟乙烯)涂覆的锂离子电池隔膜，陶瓷层完整，热缩小，热变形大，厚度均匀性差，粘结力低，无法传导锂离子；电池硬度一般，容量低局部粘结，极片和隔膜界面稳定，涂胶处容易贫液，中后期循环差、容易炸裂。
PVDF指聚偏氟乙烯，外观为半透明或白色粉体或颗粒，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能。将PVDF涂料涂覆在电池隔膜表面能够极大程度上提高电池隔膜的性能。同时，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP），又称六氟丙烯与偏二氟乙烯的聚合物树脂，也可作为电线电缆涂料、耐腐蚀软管以及管道和罐槽的内衬。绝佳的热稳定性、耐化学性和耐磨性，抗紫外线降解，自熄性材料，并且老化时可保持各种特性。温度在零下时具有改善的柔韧性、耐应力开裂性，并且断裂伸长超过聚(偏二氟乙烯)。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，包括以下步骤：
（1）制胶工序：称取定量的聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入定量的正丙醇、碳酸二甲脂、环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用；
（2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；通过涂布机内调节风量、风速，提高PVDF的粘结性，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。
进一步的，所述聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的使用量为3.0-6.5 Kg。
进一步的，所述聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500的使用量为0.5-3.0 Kg。
进一步的，所述丙酮的使用量为200-400 Kg。
进一步的，所述正丙醇、碳酸二甲脂、环已烷的使用量分别是7.5-15 Kg、6-15 Kg和1-8Kg。
进一步的，所述涂布机的参数设置：线速度3-6 米/分、放卷张力设定15-50 N、收卷张力设定4-15 N、温度设定80-120℃、鼓风频率15-45 Hz、抽风频率15-45 Hz。
有益效果：本发明的通过合理配置的各种原料，有效地保障了PVDF涂层孔隙率和电池硬度的良好性能；集陶瓷涂层隔膜和凝胶涂层隔膜优点于一体，有助于提升电池硬度，吸液性、耐温性能良好，不易堵塞隔膜孔隙，解决了锂电池溶胀、溢胶问题，提高了电池的循环性，减缓隔膜热变形，解决了隔膜在生产中易出现粘接不牢的问题。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，包括以下步骤：
（1）制胶工序：称取4.5 Kg聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、1.7 Kg聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与300 Kg丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入12 Kg的正丙醇、10.5 Kg碳酸二甲脂、3 Kg环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用；
（2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；涂布机内在线速度4.5 米/分、放卷张力设定22.5N、收卷张力设定9.5 N、温度设定100 ℃、鼓风频率30 Hz、抽风频率30 Hz的条件下，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。
实施例2
一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，包括以下步骤：
（1）制胶工序：称取3.0Kg聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、0.5Kg聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与200Kg丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入7.5Kg的正丙醇、6Kg碳酸二甲脂、1Kg环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用；
（2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；涂布机内在线速度6 米/分、放卷张力设定15N、收卷张力设定4N、温度设定80℃、鼓风频率45 Hz、抽风频率45 Hz的条件下，提高PVDF的粘结性，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。
实施例3
一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，包括以下步骤：
（1）制胶工序：称取6.5 Kg聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、3.0 Kg聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与400 Kg丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入15 Kg的正丙醇、15 Kg碳酸二甲脂、8Kg环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用；
（2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；涂布机内在线速度3 米/分、放卷张力设定50 N、收卷张力设定15 N、温度设定120℃、鼓风频率15 Hz、抽风频率15 Hz的条件下，提高PVDF的粘结性，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。
实施例4
一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，包括以下步骤：
（1）制胶工序：称取5 Kg聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、2.5 Kg聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与350 Kg丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入14 Kg的正丙醇、10 Kg碳酸二甲脂、6Kg环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用；
（2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；涂布机内在线速度5 米/分、放卷张力设定40 N、收卷张力设定12 N、温度设定110℃、鼓风频率40 Hz、抽风频率40 Hz的条件下，提高PVDF的粘结性，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。

Claims (6)

1.一种用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制胶工序：称取定量的聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500与丙酮一起加入搅拌反应釜中，经过热水循环1小时至完全溶化后，再经搅拌反应釜常温搅拌1小时后，加入定量的正丙醇、碳酸二甲脂、环已烷，搅拌一小时后停止搅拌待检验人员测试合格后，待用；
（2）涂布工序：将检验合格的胶液经管道打入涂布机胶槽内，对基膜进行试涂布，经检验人员检验合格后方可进行正式涂布；通过涂布机内调节风量、风速，提高PVDF的粘结性，从而固化锂电池隔膜的陶瓷层。
2. 如权利要求1所述的用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的使用量为3.0-6.5 Kg。
3. 如权利要求1所述的用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯（KF聚合物)W#8500的使用量为0.5-3.0 Kg。
4. 如权利要求1所述的用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，其特征在于，所述丙酮的使用量为200-400 Kg。
5. 如权利要求1所述的用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，其特征在于，所述正丙醇、碳酸二甲脂、环已烷的使用量分别是7.5-15 Kg、6-15 Kg和1-8Kg。
6. 如权利要求1所述的用于锂电池隔膜的油性PVDF涂敷工艺，其特征在于，所述涂布机的参数设置：线速度3-6 米/分、放卷张力设定15-50 N、收卷张力设定4-15 N、温度设定80-120℃、鼓风频率15-45 Hz、抽风频率15-45 Hz。
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