CN111244364A - 一种pvdf涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种PVDF涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池。其中PVDF涂覆隔膜包括：基膜和涂覆于基膜表面上的PVDF涂层；以及所述PVDF涂层中含有PVDF组合颗粒，以使PVDF涂层中的微孔孔径与基膜保持一致。大粒度PVDF颗粒有支撑、造孔作用，小粒度PVDF颗粒提供隔膜与电池正、负极极片的主要粘接力，而粘结剂将涂层与基膜粘接在一起，由此，特定比例的PVDF组合颗粒使涂层中微孔孔径与基膜保持一致，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。

Description

一种PVDF涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池
技术领域
本发明属于锂电池隔膜技术领域，具体涉及一种PVDF涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池。
背景技术
锂离子电池越来越广泛地应用于动力领域，如电动汽车；应用于3C领域，如手机、平板电脑；应用于电动工具领域，如各类手持电动工具。随着应用范围的扩大，市场对锂离子电池的性能要求越来越高，进而对锂离子电池隔膜提出了更高的要求。
由于锂离子电池隔膜与极片粘结性差，导致锂离子电池充放电过程中，隔膜与极片容易脱离，从而降低了电池的循环寿命等性能。业内大多使用PVDF涂层提高基膜与极片的粘结性，但在提高基膜与极片粘结性的同时，大多改变了隔膜的孔结构，造成电池内阻增大，降低了电池的充放电效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种PVDF涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PVDF涂覆隔膜，包括：基膜和涂覆于基膜表面上的PVDF涂层；以及所述PVDF涂层中含有PVDF组合颗粒，以使PVDF涂层中的微孔孔径与基膜保持一致。
进一步的，所述PVDF组合颗粒包括：至少两种粒度的PVDF颗粒，其粒度范围分别为：0.1μm-4μm、4-8μm；以及二者的质量比为1：（0.1-10）。
进一步的，所述基膜包括聚丙烯膜、聚乙烯膜或二者的多层复合膜。
进一步的，所述基膜中含有孔径为0.01μm-0.8μm的微孔。
又一方面，本发明还提供了一种PVDF涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括：制备PVDF涂层浆料；将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面；以及烘干，得到PVDF涂覆隔膜。
进一步的，所述PVDF涂层浆料包括以下质量份数的原料：去离子水：60-95份；至少两种粒度的PVDF颗粒：1-40份；粘结剂：1-20份；分散剂：0.1-25份；润湿剂：0.1-15份；稳定剂：0.5-30份；其他助剂：0.1-10份。
进一步的，所述涂覆的方式包括面涂或点涂；所述面涂包括微凹版涂覆、浸涂；所述点涂包括微凹版涂覆、喷涂、网辊压涂；所述点涂的形状包括圆形、多边形、岛状图形。
进一步的，所述PVDF颗粒适于由PVDF粉体原料经强分散制得；PVDF粉体原料适于由PVDF单体颗粒团聚；以及PVDF单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。
另一方面，本发明还提供了一种锂离子电池，包括：电解质、正极材料、负极材料，以及介于正极材料与负极材料之间的上述PVDF涂覆隔膜。
本发明的有益效果是，本发明的PVDF涂覆隔膜在PVDF涂层中设置不同粒度的PVDF组合颗粒，大粒度PVDF颗粒有支撑、造孔作用，小粒度PVDF颗粒提供隔膜与电池正、负极极片的主要粘接力，而粘结剂将涂层与基膜粘接在一起，由此，特定比例的PVDF组合颗粒使涂层中微孔孔径与基膜保持一致，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明PVDF涂覆隔膜的结构示意图；
图2是本发明PVDF涂覆隔膜的制备工艺流程图；
图中：基膜1、涂层2、PVDF组合颗粒3、电池极片4、PVDF涂覆隔膜5。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
实施例1
如图1所示，本实施例1提供了一种PVDF涂覆隔膜，包括：基膜1和涂覆于基膜表面上的PVDF涂层2；以及所述PVDF涂层2中含有PVDF组合颗粒3，以使PVDF涂层中的微孔孔径与基膜1保持一致。
具体的，所述PVDF组合颗粒3包括：至少两种粒度的PVDF颗粒，其粒度范围分别为：0.1μm-4μm、4-8μm；以及二者的质量比为1：（0.1-10）。
可选的，所述基膜1包括聚丙烯膜、聚乙烯膜或二者的多层复合膜。
可选的，所述基膜1中含有孔径为0.01μm-0.8μm的微孔。
在本实施例中，大粒度PVDF颗粒有支撑、造孔作用，小粒度PVDF颗粒提供隔膜与电池正、负极极片的主要粘接力，由此，特定比例的PVDF组合颗粒使涂层中微孔孔径与基膜保持一致，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种PVDF涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括：制备PVDF涂层浆料；将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面；以及烘干，得到PVDF涂覆隔膜。
具体的，所述PVDF涂层浆料包括以下质量份数的原料：去离子水：60-95份；至少两种粒度的PVDF组合颗粒：1-40份；粘结剂：1-20份；分散剂：0.1-25份；润湿剂：0.1-15份；稳定剂：0.5-30份；其他助剂：0.1-10份。
所述PVDF颗粒适于由PVDF粉体原料经强分散制得；PVDF粉体原料适于由PVDF单体颗粒团聚；以及PVDF单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。
具体的，PVDF粉体原料为多单体团聚状态，经强分散能将部分团聚体打开成粒度不同的PVDF颗粒，PVDF单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。另外，分散程度能够决定浆料中不同粒度颗粒数量的比例，分散程度越高，小粒径PVDF颗粒就越多，大粒径PVDF颗粒就越少。
可选的，所述涂覆的方式包括面涂或者点涂；其中，所述面涂包括微凹版涂覆、浸涂，面涂能够实现整个基膜面的覆盖，加强涂层的改善作用；所述点涂包括微凹版涂覆、喷涂、网辊压涂；所述点涂的形状包括圆形、多边形、岛状图形；点涂能够控制基膜面的覆盖率，减少涂层对基膜透气率的影响，进而减小锂离子通过隔膜的阻力，提高电池效率。
实施例3
在实施例1和2的基础上，本实施例3提供了一种锂离子电池，包括：电解质、正极材料、负极材料，以及介于正极材料与负极材料之间的PVDF涂覆隔膜。
综上所述，现有技术的涂覆隔膜孔径比基膜孔径偏小，相比基膜，孔径分布会向小孔径偏移。而本PVDF涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电池的主要改进在于孔径和孔径分布，其中的PVDF涂层包含不同粒度的PVDF组合颗粒，大粒度PVDF颗粒有支撑、造孔作用，小粒度PVDF颗粒提供隔膜与电池正、负极极片的主要粘接力，而粘结剂将涂层与基膜粘接在一起，由此，特定比例的PVDF组合颗粒使涂层中微孔孔径与基膜保持一致，降低了电池内阻，提高了电池的循环寿命和充放电效率。
实施例4
将60份去离子水、0.2份第一PVDF颗粒、0.8份第二PVDF颗粒、4份粘结剂、3份分散剂、0.1份润湿剂、3份稳定剂、0.1份其他助剂混合均匀，制备PVDF涂层浆料。其中第一PVDF颗粒粒度为0.1μm，第二PVDF颗粒的粒度为4μm，二者的质量比为1：4；PVDF单体颗粒的初始粒度为0.1μm。
以聚乙烯隔膜为基膜，将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面，涂覆速度为20m/min，烘干温度为70℃；涂覆工艺可以采用面涂工艺或点涂工艺。
所制得的PVDF涂层含有的微孔孔径和基膜保持一致，孔径为0.01μm。
实施例5
将50份去离子水、10份第一PVDF颗粒、1份第二PVDF颗粒、1份粘结剂、0.1份分散剂、2份润湿剂、0.5份稳定剂、3份其他助剂混合均匀，制备PVDF涂层浆料。其中第一PVDF颗粒粒度为0.8μm，第二PVDF颗粒的粒度为4.6μm，二者的质量比为1：0.1；PVDF单体颗粒的初始粒度为0.1μm。
以聚乙烯隔膜为基膜，将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面，涂覆速度为40m/min，烘干温度为60℃；涂覆工艺可以采用面涂工艺或点涂工艺。
所制得的PVDF涂层含有的微孔孔径和基膜保持一致，孔径为0.1μm。
实施例6
将90份去离子水、5份第一PVDF颗粒、35份第二PVDF颗粒、13份粘结剂、14份分散剂、10份润湿剂、16份稳定剂、8份其他助剂混合均匀，制备PVDF涂层浆料。其中第一PVDF颗粒粒度为2.5μm，第二PVDF颗粒的粒度为6.2μm，二者的质量比为1：7；PVDF单体颗粒的初始粒度为0.3μm。
以聚乙烯隔膜为基膜，将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面，涂覆速度为80m/min，烘干温度为80℃；涂覆工艺可以采用面涂工艺或点涂工艺。
所制得的PVDF涂层含有的微孔孔径和基膜保持一致，孔径为0.5μm。
实施例7
将95份去离子水、2份第一PVDF颗粒、18份第二PVDF颗粒、18份粘结剂、20份分散剂、12份润湿剂、30份稳定剂、6份其他助剂混合均匀，制备PVDF涂层浆料。其中第一PVDF颗粒粒度为3.2μm，第二PVDF颗粒的粒度为7.6μm，二者的质量比为1：9；PVDF单体颗粒的初始粒度为0.4μm。
以聚乙烯隔膜为基膜，将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面，涂覆速度为130m/min，烘干温度为95℃；涂覆工艺可以采用面涂工艺或点涂工艺。
所制得的PVDF涂层含有的微孔孔径和基膜保持一致，孔径为0.7μm。
实施例8
将85份去离子水、3份第一PVDF颗粒、30份第二PVDF颗粒、20份粘结剂、25份分散剂、15份润湿剂、25份稳定剂、10份其他助剂混合均匀，制备PVDF涂层浆料。其中第一PVDF颗粒粒度为4μm，第二PVDF颗粒的粒度为8μm，二者的质量比为1：10；PVDF单体颗粒的初始粒度为0.5μm。
以聚乙烯隔膜为基膜，将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面，涂覆速度为120m/min，烘干温度为100℃；涂覆工艺可以采用面涂工艺或点涂工艺。
所制得的PVDF涂层含有的微孔孔径和基膜保持一致，孔径为0.8μm。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种PVDF涂覆隔膜，其特征在于，包括：
基膜和涂覆于基膜表面上的PVDF涂层；以及
所述PVDF涂层中含有PVDF组合颗粒，以使PVDF涂层中的微孔孔径与基膜保持一致。
2.如权利要求1所述的PVDF涂覆隔膜，其特征在于，
所述PVDF组合颗粒包括：至少两种粒度的PVDF颗粒，其粒度范围分别为：0.1-4μm、4-8μm；以及
二者的质量比为1：（0.1-10）。
3.如权利要求1所述的PVDF涂覆隔膜，其特征在于，
所述基膜包括聚丙烯膜、聚乙烯膜或二者的多层复合膜。
4.如权利要求1所述的PVDF涂覆隔膜，其特征在于，
所述基膜中含有孔径为0.01μm-0.8μm的微孔。
5.一种PVDF涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括：
制备PVDF涂层浆料；
将PVDF涂层浆料涂覆在基膜表面；以及
烘干，得到PVDF涂覆隔膜。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
所述PVDF涂层浆料包括以下质量份数的原料：
去离子水：60-95份；
至少两种粒度的PVDF颗粒：1-40份；
粘结剂：1-20份；
分散剂：0.1-25份；
润湿剂：0.1-15份；
稳定剂：0.5-30份；
其他助剂：0.1-10份。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
所述涂覆的方式包括面涂或者点涂；
所述面涂包括微凹版涂覆、浸涂；
所述点涂包括微凹版涂覆、喷涂、网辊压涂；
所述点涂的形状包括圆形、多边形、岛状图形。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述PVDF颗粒适于由PVDF粉体原料经强分散制得；
PVDF粉体原料适于由PVDF单体颗粒团聚；以及
PVDF单体颗粒的初始粒度为0.1-1μm。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
电解质、正极材料、负极材料，以及介于正极材料与负极材料之间的如权利要求1-4任一项所述的PVDF涂覆隔膜。
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