本發(fā)明屬于鋰電池，具體涉及一種pvdf涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隔膜是電化學(xué)電池中的關(guān)鍵組件之一，其主要作用是分隔正負(fù)極，保證離子通過的同時，阻礙電子傳輸，是一種具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜。目前大規(guī)模商業(yè)化的隔膜生產(chǎn)材料為聚烯烴為主，但聚烯烴熔點低，熱穩(wěn)定性差，電池的高溫使用存在安全隱患，且聚烯烴隔膜極性低，與電解液間親和性差。

2、與聚烯烴隔膜相比，聚酰亞胺具有更高的耐熱穩(wěn)定性，綜合力學(xué)性能更加優(yōu)異，具有更高的刺穿強(qiáng)度，這些優(yōu)異的性能為聚酰亞胺材料應(yīng)用于隔膜領(lǐng)域提供了廣泛的空間，是一種理想的隔膜材料。

3、表面涂覆改性是指在基膜表面沉積或涂覆一層功能層而實現(xiàn)改性的方法，通過有機(jī)聚合物和無機(jī)納米材料對隔膜進(jìn)行涂覆改性，有利于改善隔膜的力學(xué)性能、電化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能。聚偏二氟乙烯(pvdf)常作為粘結(jié)劑，也可以作為隔膜表面的改性涂層材料，作為涂層材料可提升隔膜與極片間的粘結(jié)，提高基膜的熱穩(wěn)定性。

4、聚偏二氟乙烯具有多種結(jié)晶相，各結(jié)晶相的pvdf具有不同的物化特性，其中，β相pvdf呈現(xiàn)出優(yōu)異的電特性，較大的β相含量會導(dǎo)致更高的極性，從而有助于鋰離子在隔膜中更快地遷移，提高循環(huán)性能，摻雜電氣石可有效促進(jìn)pvdf高極性結(jié)晶β相的形成，使其具備更好的電化學(xué)性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種pvdf涂覆隔膜及其制備方法，以改善鋰電池隔膜電化學(xué)性能和電解液潤濕性。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種pvdf涂覆隔膜，該隔膜包括基膜，所述基膜為聚酰亞胺微孔膜，所述基膜上下表面涂覆混合漿料形成涂層；所述混合漿料包括改性pvdf納米纖維、無機(jī)納米顆粒、分散劑和增稠劑；所述改性pvdf納米纖維為pvdf摻雜電氣石粉靜電紡納米纖維。

4、進(jìn)一步地，所述聚酰亞胺微孔膜厚度為15-20μm。

5、進(jìn)一步地，所述涂層厚度為2-6μm。

6、進(jìn)一步地，所述無機(jī)納米顆粒為氧化鋁納米顆粒、二氧化硅納米顆粒、二氧化鈦納米顆粒、氧化鋅、氧化鎂中的一種或幾種，無機(jī)納米顆粒的粒徑為10-500nm；

7、分散劑為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、石蠟中的一種或任意比例的混合；

8、增稠劑為羧甲基纖維素鈉，增稠劑可調(diào)節(jié)漿料的粘稠度，使涂布更加均勻。

9、進(jìn)一步地，所述電氣石粉的粒徑為300-400nm。

10、進(jìn)一步地，所述混合漿料中改性pvdf納米纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％-40％，無機(jī)納米顆粒占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％-3％，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％-1％，增稠劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％-1％。

11、本發(fā)明還提供一種pvdf涂覆隔膜的制備方法，包括步驟如下：

12、步驟一：制備改性pvdf溶液：

13、將pvdf粉末添加至有機(jī)溶劑中，加熱至60-80℃，持續(xù)攪拌2-4h，溶解得到pvdf溶液，于pvdf溶液中添加電氣石粉，超聲分散6-10h，得到混合均勻的改性pvdf紡絲液，分散時間過短，電氣石粉無法分散均勻，無法和pvdf充分接觸；

14、步驟二：制備改性pvdf納米纖維：

15、將所述的改性pvdf紡絲液抽至注射器內(nèi)，置于單通道注射泵上，通過靜電紡絲得到改性pvdf納米纖維；

16、步驟三：制備混合漿料：

17、將改性pvdf納米纖維添加到與步驟(1)相同的有機(jī)溶劑中，同時添加無機(jī)納米顆粒和分散劑，加熱至40-60℃混合攪拌6-12h，分散均勻后添加增稠劑，再次攪拌3-4h后得到混合漿料；

18、步驟四：制備隔膜：

19、將混合漿料均勻涂覆于聚酰亞胺基膜上下表面，恒溫80-100℃干燥6-10h，加熱烘干有助于去除溶劑，烘干后形成涂層，制得pvdf涂覆隔膜。

20、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮中的一種。

21、進(jìn)一步地，所述pvdf溶液中pvdf粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-20％，電氣石粉添加量為pvdf粉末質(zhì)量的5％-15％。

22、進(jìn)一步地，所述靜電紡絲參數(shù)為：電壓15-20kv，推液速度為1-10μm/min，pvdf可在靜電紡高壓電源作用下促進(jìn)β相的形成。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、(1)本發(fā)明制備改性pvdf納米纖維，先在pvdf中摻雜電氣石粉，再通過靜電紡絲工藝得到改性pvdf納米纖維，由于電氣石粉的自發(fā)電極性，可誘導(dǎo)pvdf極化，形成β相pvdf，并通過靜電紡高壓電源作用進(jìn)一步優(yōu)化β晶型含量，有效提升纖維的親水性和力學(xué)性能，提高隔膜的離子電導(dǎo)率和穿刺強(qiáng)度；

25、(2)本發(fā)明制備涂覆用混合漿料，漿料中添加無機(jī)納米顆粒，可進(jìn)一步增強(qiáng)隔膜的耐溫性，并利用電氣石表面吸附作用，使得無機(jī)納米顆粒不易脫落，同時避免了無機(jī)納米顆粒的團(tuán)聚造成堵孔效應(yīng)，進(jìn)而降低鋰離子遷移阻力，提升離子電導(dǎo)率；

26、(4)本發(fā)明采用聚酰亞胺隔膜為基膜，聚酰亞胺相比傳統(tǒng)聚烯烴隔膜具備更好的耐溫性能和力學(xué)性能，將改性pvdf納米纖維和無機(jī)納米顆粒制備的混合漿料涂覆于聚酰亞胺膜表面，克服了聚酰亞胺膜親水性差的缺陷，增強(qiáng)了隔膜和極片的粘結(jié)性，得到的pvdf涂覆隔膜抗穿刺性能強(qiáng)、耐高溫、離子電導(dǎo)率高且電解液親和性好。

技術(shù)特征：

1.一種pvdf涂覆隔膜，其特征在于，包括：基膜，所述基膜為聚酰亞胺微孔膜，所述基膜上下表面涂覆混合漿料形成涂層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pvdf涂覆隔膜，其特征在于，所述聚酰亞胺微孔膜厚度為15-20μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pvdf涂覆隔膜，其特征在于，所述涂層厚度為2-6μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種pvdf涂覆隔膜，其特征在于，所述無機(jī)納米顆粒為氧化鋁納米顆粒、二氧化硅納米顆粒、二氧化鈦納米顆粒、氧化鋅和氧化鎂中的一種或幾種，無機(jī)納米顆粒的粒徑為10-500nm；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pvdf涂覆隔膜，其特征在于，所述電氣石粉的粒徑為300-400nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pvdf涂覆隔膜，其特征在于，所述混合漿料中改性pvdf納米纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％-40％，無機(jī)納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％-3％，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％-1％，增稠劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％-1％。

7.一種如權(quán)利要求1-6任意一項所述的pvdf涂覆隔膜的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種pvdf涂覆隔膜的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種pvdf涂覆隔膜的制備方法，其特征在于，所述pvdf溶液中pvdf粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-20％，電氣石粉添加量為pvdf粉末質(zhì)量的5％-15％。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種pvdf涂覆隔膜的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲參數(shù)為：電壓15-20kv，推液速度為1-10μm/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種PVDF涂覆隔膜及其制備方法，屬于隔膜技術(shù)領(lǐng)域，采用聚酰亞胺膜為基膜，摻雜改性的PVDF納米纖維與無機(jī)納米混合，涂覆于基膜表面形成涂層。電氣石摻雜PVDF通過靜電紡絲制備改性PVDF納米纖維，PVDF聚合物與電氣石協(xié)同作用，促進(jìn)β相PVDF的形成，使其具備優(yōu)異的電化學(xué)性能和力學(xué)性能?；旌蠞{料添加無機(jī)納米顆粒，進(jìn)一步提升隔膜的耐溫性能和電解液親和性，利用改性PVD納米纖維和無機(jī)納米顆粒的混合漿料表面涂覆聚酰亞胺基膜制備隔膜，兼具良好的熱穩(wěn)定性、電解液親和性、優(yōu)異的電化學(xué)性能和力學(xué)性能，使其在隔膜應(yīng)用中具備明顯的競爭優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：許成偉,張凱,李高明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽會通新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21