CN111554859A - 纤维涂覆隔膜及其制备方法、纤维涂层、锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于隔膜技术领域，具体涉及一种纤维涂覆隔膜及其制备方法、纤维涂层、锂电池；其中所述纤维涂覆隔膜包括：基膜和涂覆在基膜表面的纤维涂层；所述纤维涂层包括：纤维、粘结剂、分散剂和引发剂；本发明纤维涂覆隔膜由于使用有机耐高温纤维代替了陶瓷粉体，不仅解决了基膜高温稳定性差的问题，同时使得涂覆后的隔膜具有较轻的质量，涂覆后隔膜制作的电池具有较好的能力密度；同时由于纤维具有一定的长径比，使得纤维涂层具有较高的孔隙率，使制作的涂覆隔膜具有较好的保液能力；且由于涂层使用的是有机纤维，纤维涂层具有一定的压缩弹性，在电池制作和使用时，避免了极片对隔膜产生压缩而对基膜在微观产生损伤而影响电池的安全特性的问题。

Description

纤维涂覆隔膜及其制备方法、纤维涂层、锂电池
技术领域
本发明属于隔膜技术领域，具体涉及一种纤维涂覆隔膜及其制备方法、纤维涂层、锂电池。
背景技术
由于锂电池具有较好的二次循环特性，高的能力密度，被广泛应用在移动通信、储能、电动汽车等领域。
锂电池隔膜作为锂电池的四大组成材料之一，对电池的性能起到关键性作用，隔膜在锂电池中起到隔绝正负极同时提供锂离子通过的通道作用，
目前行业内锂电池隔膜主要为PE或PP，由于材料本身化学特性，使得PE或PP隔膜具有较差高温稳定性性能，
目前行业普遍采用在锂电池隔膜表面涂覆陶瓷涂层，解决锂电池隔膜高温尺寸稳定性，但采用陶瓷涂覆的隔膜，具有较高的面密度，制作电池后，整体质量较高，不利于电池能量密度的提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维涂覆隔膜及其制备方法、纤维涂层、锂电池。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纤维涂覆隔膜，包括：基膜和涂覆在基膜表面的纤维涂层；所述纤维涂层包括：纤维、粘结剂、分散剂和引发剂。
进一步，所述纤维包括：聚酰胺、聚酰亚胺、对位芳纶、间位芳纶、PMMA、腈纶、涤纶中的一种或多种混合。
进一步，所述纤维具有碳氢链的结构。
进一步，所述纤维直径为0.01um-30um；所述纤维长度为0.1um-150um；以及所述纤维的长径比为0.2-50。
进一步，所述粘结剂包括：丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种组合。
进一步，所述分散剂包括：聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素铵、聚环氧乙烷的一种或多种组合。
进一步，所述引发剂的结构式为：
Figure BDA0002494186540000021
又一方面，本发明还提供了一种纤维涂覆隔膜的制备方法，包括：制备纤维浆料；将纤维浆料涂覆在基膜表面；以及对涂覆有纤维浆料的基膜进行催化作用。
第三方面，本发明还提供了一种纤维涂层，包括：5-50重量份纤维、0.01-20重量份粘结剂、0.01-10重量份分散剂和0.03-5重量份引发剂。
第四方面，本发明还提供了一种锂电池，包括：隔膜；所述隔膜采用如前所述的纤维涂覆隔膜。
本发明的有益效果是，本发明的纤维涂覆隔膜由于使用有机耐高温纤维代替了陶瓷粉体，不仅解决了基膜高温稳定性差的问题，同时使得涂覆后的隔膜具有较轻的质量，涂覆后隔膜制作的电池具有较好的能力密度；同时由于纤维具有一定的长径比，使得纤维涂层具有较高的孔隙率，使制作的涂覆隔膜具有较好的保液能力；进一步，由于涂层使用的是有机纤维，纤维涂层具有一定的压缩弹性，在电池制作和使用时，避免了极片对隔膜产生压缩而对基膜在微观产生损伤而影响电池的安全特性的问题。
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，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的纤维涂覆隔膜的制备方法的步骤图。
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
本实施例1提供了一种纤维涂覆隔膜，包括：基膜和涂覆在基膜表面的纤维涂层；所述纤维涂层包括：纤维、粘结剂、分散剂和引发剂。
具体的，所述基膜包括但不限于为PE膜、PP膜、无纺布膜中的一种或多种组合，优选PE膜；所述PE膜优选孔径分布在30nm-80nm的聚烯烃隔膜。
作为纤维的可选实施方式。
所述纤维包括：聚酰胺、聚酰亚胺、对位芳纶、间位芳纶、PMMA、腈纶、涤纶中的一种或多种混合。
具体的，所述纤维采用有机耐高温纤维，且本实施例的纤维具有碳氢链的结构。
进一步，所述纤维直径为0.01um-30um，如0.01um、5um、10um、25um或30um；所述纤维长度为0.1um-150um，如0.1um、100um或150um；以及所述纤维的长径比为0.2-50，如0.2、20或50。
作为粘结剂的可选实施方式。
所述粘结剂包括：丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种组合。
具体的，所述的粘结剂具有碳氢链的结构。
作为分散剂的可选实施方式。
所述分散剂包括：聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素铵、聚环氧乙烷的一种或多种组合。
作为引发剂的可选实施方式。
所述引发剂的结构式为：
Figure BDA0002494186540000041
具体的，所述引发剂中R为C原子数为5-20的碳氢链结构；本实施例引入了引发剂，使得纤维、粘结剂、基膜之间交联固化，生成具有一体化结构的纤维涂覆隔膜，具有很高的剥离强度及热收缩特性。
本实施例1的纤维涂覆隔膜由于使用有机耐高温纤维代替了陶瓷粉体，不仅解决了基膜高温稳定性差的问题，同时使得涂覆后的隔膜具有较轻的质量，涂覆后隔膜制作的电池具有较好的能力密度；同时由于纤维具有一定的长径比，使得纤维涂层具有较高的孔隙率，使制作的涂覆隔膜具有较好的保液能力；进一步，由于涂层使用的是有机纤维，纤维涂层具有一定的压缩弹性，在电池制作和使用时，避免了极片对隔膜产生压缩而对基膜在微观产生损伤而影响电池的安全特性的问题。
实施例2
如图1所示，在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种纤维涂覆隔膜的制备方法，包括：步骤S1，制备纤维浆料；步骤S2，将纤维浆料涂覆在基膜表面；以及步骤S3，对涂覆有纤维浆料的基膜进行催化作用。
具体的，制备纤维浆料的方法包括：将纤维裁剪成具有一定长径比的纤维粒；将分散剂加入水中，搅拌均匀后加入纤维粒，搅拌均匀后，加入粘结剂搅拌分散，加入引发剂，搅拌分散后制得纤维浆料。
具体的，所述催化作用例如但不限于包括：光照、紫外线照射、电子束照射或高温烘干等催化作用。
实施例3
在实施例1和2的基础上，本实施例3提供了一种纤维涂层，包括：5-50重量份纤维、0.01-20重量份粘结剂、0.01-10重量份分散剂和0.03-5重量份引发剂。
实施例4
步骤S1，将15kg纤维裁剪成具有一定长径比的纤维粒，将500g分散剂加入水中，搅拌均匀后，加入纤维粒，搅拌均匀后，加入500g粘结剂搅拌分散，加入150g引发剂，搅拌分散后制得纤维浆料。
步骤S2，将步骤S1得到的纤维浆料涂覆在基膜表面。
步骤S3，经过光照、紫外线照射、电子束照射或高温烘干后，得到纤维涂覆隔膜。
实施例5
步骤S1，将25kg纤维裁剪成具有一定长径比的纤维粒，将800g分散剂加入水中，搅拌均匀后，加入纤维粒，搅拌均匀后，加入800g粘结剂搅拌分散，加入250g引发剂，搅拌分散后制得纤维浆料。
步骤S2，将步骤S1得到的纤维浆料涂覆在基膜表面。
步骤S3，经过光照、紫外线照射、电子束照射或高温烘干后，得到纤维涂覆隔膜。
实施例6
步骤S1，将40kg纤维裁剪成具有一定长径比的纤维粒，将1kg分散剂加入水中，搅拌均匀后，加入纤维粒，搅拌均匀后，加入1.2kg粘结剂搅拌分散，加入800g引发剂，搅拌分散后制得纤维浆料。
步骤S2，将步骤S1得到的纤维浆料涂覆在基膜表面。
步骤S3，经过光照、紫外线照射、电子束照射或高温烘干后，得到纤维涂覆隔膜。
实施例7
在实施例1的基础上，本实施例7提供了一种锂电池，包括：隔膜；所述隔膜采用如实施例1所述的纤维涂覆隔膜。
具体的，关于纤维涂覆隔膜的具体参数参见实施例1中的相关论述，在此不再赘述。
综上所述，本发明的纤维涂覆隔膜由于使用有机耐高温纤维代替了陶瓷粉体，不仅解决了基膜高温稳定性差的问题，同时使得涂覆后的隔膜具有较轻的质量，涂覆后隔膜制作的电池具有较好的能力密度；同时由于纤维具有一定的长径比，使得纤维涂层具有较高的孔隙率，使制作的涂覆隔膜具有较好的保液能力；进一步，由于涂层使用的是有机纤维，纤维涂层具有一定的压缩弹性，在电池制作和使用时，避免了极片对隔膜产生压缩而对基膜在微观产生损伤而影响电池的安全特性的问题。
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 (10)

1.一种纤维涂覆隔膜，其特征在于，包括：
基膜和涂覆在基膜表面的纤维涂层；
所述纤维涂层包括：纤维、粘结剂、分散剂和引发剂。
2.根据权利要求1所述的纤维涂覆隔膜，其特征在于，
所述纤维包括：聚酰胺、聚酰亚胺、对位芳纶、间位芳纶、PMMA、腈纶、涤纶中的一种或多种混合。
3.根据权利要求2所述的纤维涂覆隔膜，其特征在于，
所述纤维具有碳氢链的结构。
4.根据权利要求2所述的纤维涂覆隔膜，其特征在于，
所述纤维直径为0.01um-30um；
所述纤维长度为0.1um-150um；以及
所述纤维的长径比为0.2-50。
5.根据权利要求1所述的纤维涂覆隔膜，其特征在于，
所述粘结剂包括：丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的纤维涂覆隔膜，其特征在于，
所述分散剂包括：聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素铵、聚环氧乙烷的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的纤维涂覆隔膜，其特征在于，
所述引发剂的结构式为：
Figure FDA0002494186530000011
8.一种纤维涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括：
制备纤维浆料；
将纤维浆料涂覆在基膜表面；以及
对涂覆有纤维浆料的基膜进行催化作用。
9.一种纤维涂层，其特征在于，包括：
5-50重量份纤维、0.01-20重量份粘结剂、0.01-10重量份分散剂和0.03-5重量份引发剂。
10.一种锂电池，其特征在于，包括：
隔膜；
所述隔膜采用如权利要求1所述的纤维涂覆隔膜。
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