CN113921989A - 一种柔性隔膜制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性隔膜制备工艺，包括以下步骤：步骤一：将1wt％～10wt％的碳纳米管、1wt％～10wt％的PVDF‑HFP、2wt％～15wt％的纳米陶瓷、0.1wt％～2wt％的流平剂以及0.1wt％～1wt％的交联剂与70wt％～95wt％的第一溶剂混合搅拌后得到涂覆浆料；步骤二：涂覆，将涂覆浆料涂覆至基膜的一侧表面形成涂层；步骤三：固化，将表面涂覆有涂层的基膜引入固化池中使涂层固化；步骤四：烘干，将基膜和固化后的涂层烘干；步骤五：分离，先将烘干后的基膜和涂层进行加热，然后使涂层与基膜分离得到柔性隔膜。本发明采用涂覆热分离方式一次性实现柔性隔膜的生产，生产效率高，柔性隔膜可降低内阻，离子导通性好，并且隔膜整体厚度减小，硬度低，可实现电池超薄化。
Description
技术领域
本发明涉及隔膜生产技术领域，具体涉及一种柔性隔膜制备工艺。
背景技术
锂离子电池是新型的二次可充电电池，被称为21世纪最有发展前景的新一代“绿色环保型”电池。隔膜作为锂电池重要组件之一，主要起到防止正负极接触而发生微短路或短路的作用，锂离子电池的关键技术是制备聚合物电解质隔膜。聚烯烃隔膜是常用隔膜之一，该隔膜不参与电化学反应，为了提高电芯能量密度，隔膜逐渐薄化，同时因聚烯烃隔膜耐热性、润湿性较差，且隔膜与极片间界面电阻较大，需要在基膜上涂覆陶瓷、聚合物涂层来改善耐热性、隔膜吸液率及与极片粘结性。但由于基膜与涂层的层层叠加结构,生产效率低，造成隔膜内阻增加，离子导通性差，对能量密度提升仍有较大阻碍，电芯循环性能低，并且隔膜整体厚度大，硬度高，无法实现电池超薄化。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种柔性隔膜制备工艺,其采用涂覆热分离方式一次性实现柔性隔膜的生产，生产效率高，柔性隔膜可降低内阻，离子导通性好，电芯循环性能高，并且隔膜整体厚度减小，硬度低，可实现电池超薄化。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种柔性隔膜制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：浆料制备，将1wt％～10wt％的碳纳米管、1wt％～10wt％的 PVDF-HFP、2wt％～15wt％的纳米陶瓷、0.1wt％～2wt％的流平剂以及0.1wt％～ 1wt％的交联剂与70wt％～95wt％的第一溶剂混合搅拌后得到涂覆浆料；
步骤二：涂覆，将涂覆浆料涂覆至基膜的一侧表面形成涂层；
步骤三：固化，将表面涂覆有涂层的基膜引入固化池中使涂层固化；
步骤四：烘干，将基膜和固化后的涂层烘干；
步骤五：分离，先将烘干后的基膜和涂层进行加热，然后使涂层与基膜分离得到柔性隔膜。
作为一种优选方案，在步骤一中，所述纳米陶瓷选自氧化铝、勃姆石、氧化硅、磷酸钛铝锂、锂镧锆氧中的一种，所述纳米陶瓷粒径为20nm～ 800nm。
作为一种优选方案，在步骤二中，涂覆方式采用微凹版涂覆、窄缝挤压涂覆、浸涂、静电纺丝中的一种，本实施例优选微凹版涂覆。
作为一种优选方案，在步骤二中，所述涂层的厚度为0.5μm～20μm，所述基膜选用离型度为50g～800g的离型膜，所述离型膜包括但不限于PP离型膜、PE离型膜、PTFE离型膜、MOPP离型膜、BOPP离型膜、PET硅油离型膜及复合离型膜。
作为一种优选方案，在步骤三中，所述固化池中的固化液为去离子水或者为去离子水与第二溶剂的混合液，所述第一溶剂和第二溶剂均选用 DMAC、乙醇、丙酮、NMP、二甲基亚砜中的一种。
作为一种优选方案，所述固化池中的固化液温度为20℃～40℃。
作为一种优选方案，在步骤五中，分别收卷分离后的柔性隔膜和基膜。
作为一种优选方案，在步骤五中，通过热压辊对基膜和涂层进行加热。
作为一种优选方案，所述热压辊上设有压力传感器和温度传感器。
作为一种优选方案，对基膜和涂层进行加热时，热压辊的压力为 0.01Mpa～1Mpa，热压辊的温度为40℃～80℃。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，通过以基膜为载体进行涂覆，在基膜上涂覆浆料形成涂层后经过固化、烘干和热分离的方式一次性实现柔性隔膜生产，涂覆速度快，生产效率高，可降低企业生产成本，柔性隔膜能够提高离子导通性，降低内阻，从而升电池的能量密度，进而提高电芯循环性能；柔性隔膜整体厚度减小，硬度低，可实现电池超薄化；柔性隔膜与基膜分离后可回收重复使用基膜，降低材料成本；通过采用热压辊对柔性隔膜和基膜进行加热分离，热压辊的压力控制在0.01Mpa～1Mpa，温度控制在40℃～80℃，使得分离效果更好。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
具体实施方式
本发明公开一种柔性隔膜制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：浆料制备，将1wt％～10wt％的碳纳米管、1wt％～10wt％的 PVDF-HFP、2wt％～15wt％的纳米陶瓷、0.1wt％～2wt％的流平剂以及0.1wt％～ 1wt％的交联剂与70wt％～95wt％的第一溶剂混合搅拌后得到涂覆浆料；
步骤二：涂覆，将涂覆浆料涂覆至基膜的一侧表面形成涂层；
步骤三：固化，将表面涂覆有涂层的基膜引入固化池中使涂层固化；
步骤四：烘干，将基膜和固化后的涂层烘干；
步骤五：分离，先将烘干后的基膜和涂层进行加热，然后使涂层与基膜分离得到柔性隔膜，最后分别收卷分离后的柔性隔膜和基膜。
在步骤一中，所述纳米陶瓷选自氧化铝、勃姆石、氧化硅、磷酸钛铝锂(LATP)、锂镧锆氧(LLZO)中的一种，所述纳米陶瓷粒径为20nm～800nm。
在步骤二中，涂覆方式采用微凹版涂覆、窄缝挤压涂覆、浸涂、静电纺丝中的一种，本实施例优选微凹版涂覆，所述涂层的厚度为0.5μm～ 20μm，所述基膜选用离型度为50g～800g的离型膜，所述离型膜包括但不限于PP离型膜、PE离型膜、PTFE离型膜、MOPP离型膜、BOPP离型膜、PET硅油离型膜及复合离型膜。
在步骤三中，所述固化池中的固化液为去离子水或者为去离子水与第二溶剂的混合液，所述第一溶剂和第二溶剂均选用DMAC、乙醇、丙酮、NMP、二甲基亚砜中的一种，所述固化池中的固化液温度为20℃～40℃。
在步骤五中，通过热压辊对基膜和涂层进行加热，所述热压辊上设有压力传感器和温度传感器，对基膜和涂层进行加热时，热压辊的压力为 0.01Mpa～1Mpa，热压辊的温度为40℃～80℃。
需要说明的是，本发明中柔性隔膜可以是碳纳米管(CNT)作为基质的网络涂层，也可以是PVDF-HFP作为基质的网络涂层，碳纳米管(CNT)具有较高弹性模量和较好的力学性能，作为涂层基质，可提升涂层柔韧性及强度，避免陶瓷颗粒在工作过程中脱落，PVDF-HFP提高电解液吸收率，提供锂离子通道，陶瓷可提高涂层耐热性；同时，CNT导电性优异，提高锂离子导通性、CNT涂层与正极集流体导电性，降低涂层与集流体间内阻值； PVDF-HFP作为基质，与电解液亲和性较好，储液能力较强，基质中CNT均匀分布，同样能提高锂离子导电性。
综上所述，本发明通过以基膜为载体进行涂覆，在基膜上涂覆浆料形成涂层后经过固化、烘干和热分离的方式一次性实现柔性隔膜生产，涂覆速度快，生产效率高，可降低企业生产成本，柔性隔膜能够提高离子导通性，降低内阻，从而升电池的能量密度，进而提高电芯循环性能；柔性隔膜整体厚度减小，硬度低，可实现电池超薄化；柔性隔膜与基膜分离后可回收重复使用基膜，降低材料成本；通过采用热压辊对柔性隔膜和基膜进行加热分离，热压辊的压力控制在0.01Mpa～1Mpa，温度控制在40℃～80℃，使得分离效果更好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：浆料制备，将1wt％～10wt％的碳纳米管、1wt％～10wt％的PVDF-HFP、2wt％～15wt％的纳米陶瓷、0.1wt％～2wt％的流平剂以及0.1wt％～1wt％的交联剂与70wt％～95wt％的第一溶剂混合搅拌后得到涂覆浆料；
步骤二：涂覆，将涂覆浆料涂覆至基膜的一侧表面形成涂层；
步骤三：固化，将表面涂覆有涂层的基膜引入固化池中使涂层固化；
步骤四：烘干，将基膜和固化后的涂层烘干；
步骤五：分离，先将烘干后的基膜和涂层进行加热，然后使涂层与基膜分离得到柔性隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，在步骤一中，所述纳米陶瓷选自氧化铝、勃姆石、氧化硅、磷酸钛铝锂、锂镧锆氧中的一种，所述纳米陶瓷粒径为20nm～800nm。
3.根据权利要求1所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，在步骤二中，涂覆方式采用微凹版涂覆、窄缝挤压涂覆、浸涂、静电纺丝中的一种，本实施例优选微凹版涂覆。
4.根据权利要求1所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，在步骤二中，所述涂层的厚度为0.5μm～20μm，所述基膜选用离型度为50g～800g的离型膜，所述离型膜包括但不限于PP离型膜、PE离型膜、PTFE离型膜、MOPP离型膜、BOPP离型膜、PET硅油离型膜及复合离型膜。
5.根据权利要求1所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，在步骤三中，所述固化池中的固化液为去离子水或者为去离子水与第二溶剂的混合液，所述第一溶剂和第二溶剂均选用DMAC、乙醇、丙酮、NMP、二甲基亚砜中的一种。
6.根据权利要求5所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，所述固化池中的固化液温度为20℃～40℃。
7.根据权利要求1所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，在步骤五中，分别收卷分离后的柔性隔膜和基膜。
8.根据权利要求1所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，在步骤五中，通过热压辊对基膜和涂层进行加热。
9.根据权利要求8所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，所述热压辊上设有压力传感器和温度传感器。
10.根据权利要求9所述的一种柔性隔膜制备工艺，其特征在于，对基膜和涂层进行加热时，热压辊的压力为0.01Mpa～1Mpa，热压辊的温度为40℃～80℃。
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