【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池隔膜，具體為一種涂膠漿料、電池隔膜及其應用的電池。
技術介紹
1、為了降低電池內阻，提高電池性能，提高隔膜與極片之間的粘接性，使隔膜與極片間貼合更緊密至關重要。因此市場上對涂膠隔膜的需求日益增高。適宜的材料制成的膠層可提高隔膜的加工性、吸液保液性、粘接能力等。但由于聚合物的特性導致的下滲等現象，以及代表原料pvdf的價格等因素限制了涂膠隔膜的進一步發展。
2、涂膠隔膜中，使用點膠機制作點涂涂膠的鋰離子電池隔膜具備高熱穩定性、機械強度、耐刺穿能力以及高保液性和浸潤性等特征，是涂膠工藝中新興的技術路線。點涂涂膠工藝對于膠液顆粒的形貌要求、漿料中顆粒的分散性和材料本身的粘接性有較高的要求。
3、涂膠隔膜主要采用pvdf做為原料。pvdf具有較寬的電化學窗口，且能提供較好的電解液浸潤性。但一方面pvdf因合成工藝等問題導致成本偏高，雖然有些廠家采用更為便宜的pmma等代替pvdf使用，但是pmma在加工性能、耐熱性等方面相比pvdf有較大差距，難以全面替代涂覆隔膜中的pvdf。另一方面pvdf提供的極片粘接性能、離子導通性能較差，且pvdf結構單一，難以進一步改性賦予額外的功能，例如提供額外的鋰離子，增加電池隔膜和電解質的離子電導率，從而整體提高鋰電池的循環性能、容量等性能。面對上述問題，使用鹽化聚合物取代pvdf、pmma等材料為一種可行的方案。
4、目前已有在電池負極中使用如聚丙烯酸鋰、羧甲基纖維素鈉等鹽化聚合物，并且證明負極使用鹽化聚合物后，電池的首圈庫倫效率及可逆容量和較pv
5、點涂隔膜工藝方面，如果直接使用鹽化聚合物代替pvdf開展點涂涂膠隔膜的開發，鹽化聚合物形成的凝膠狀聚合物性狀會相比pvdf更加難以控制膠點的形貌及缺陷。故想要將鹽化聚合物運用于點涂工藝，聚合物是否能良好分散、是否能組裝成規則顆粒尤為重要。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種涂膠漿料、電池隔膜及其應用的電池，避免結構上涂膠功能層的下滲和塌陷、實現功能上新功能的引入和已有指標的提升，使聚合物組裝成規則顆粒，解決鹽化聚合物不能在隔膜表面以特定形貌穩定存在的問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種鋰離子電池用涂膠漿料，按質量份計，所述涂膠漿料中各組分用量為：75～99份去離子水、0.01～1份分散劑、0.1～3份鹽化聚合物、0.1～3份柔性聚合物、1～15份顆粒聚合物、0.1～1份交聯劑、0.01～1份交聯引發劑、0.01～1份潤濕劑；所述顆粒聚合物由功能單體通過溶液聚合或乳液聚合合成，合成的顆粒聚合物粒徑為0.5～10μm，重均分子量為2000～2000000；所述柔性聚合物由分子量為100～50000的聚合物短鏈段組成；所述鹽化聚合物制備方法為水相中的溶液或者乳液聚合，所述鹽化聚合物的重均分子量為2000～1000000。
4、作為本專利技術的限定，所述合成顆粒聚合物的功能單體包括偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、羧甲基纖維素、丁苯橡膠、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸鋰、丙烯酸鈉、乙烯醇、丙烯醇、海藻酸鈉、丙烯酰胺中的任意三種或三種以上。
5、顆粒聚合物的重均分子量為2000～2000000，優選100000～500000。在交聯涂膠功能層的作用是支撐凝膠狀組分，使凝膠狀的功能組分在發揮功能的同時避免其在隔膜表面大面積鋪展，進而下滲堵孔造成隔膜透氣值增高。
6、作為本專利技術的限定，所述鹽化聚合物為聚丙烯酸鹽、聚羧甲基纖維素鹽、聚乳酸鹽、聚海藻酸鹽、聚對苯乙烯基磺酸鹽、聚丁烯酸鹽、聚羧乙基纖維素鹽、聚甲基丙烯酸鹽中的一種或多種組合物；所述鹽化聚合物的鹽離子為鋰離子、鈉離子、鈣離子、鉀離子、鎂離子、鋅離子、鋇離子、銨離子中的一種或多種離子。
7、鹽化聚合物的重均分子量為2000～1000000，優選20000～200000。在交聯涂膠功能層的作用是膠層功能性主體，所含側鏈基團和鹽離子可為涂膠層提供隔膜所需的粘接性、電解液吸液保液性、離子傳導效率等功能。
8、作為本專利技術的限定，所述柔性聚合物為聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇、聚環氧乙烯的其中一種或多種組合物。
9、柔性聚合物的重均分子量為100～50000，優選1000～5000。在交聯涂膠功能層的作用是作為柔性組分，填充組分縫隙，提高涂膠層的韌性。
10、作為本專利技術的限定，所述交聯劑為丙二胺、四氫吡啶、三甲基胺、三乙基胺、叔丁基胺、四甲基胍、四乙基胍、n,n'-亞二甲基丙二胺、聚異氰酸酯、二鄰氯二苯胺甲烷中的一種或多種組合物。
11、作為本專利技術的限定，所述交聯引發劑為過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環己酯、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過硫酸鉀、過硫酸鈉、偶氮二異丁腈、偶氮二異丁酸二甲酯中的一種或多種組合物。
12、一種鋰離子電池用涂膠隔膜，所述隔膜具備至少一面陶瓷涂覆層或固態電解質涂覆層，以及采用上述任意一項所述的鋰離子電池用涂膠漿料交聯形成的交聯涂膠功能層，所述交聯涂膠功能層涂覆于所述陶瓷涂覆層或固態電解質涂覆層上。
13、作為本專利技術的限定，所述交聯涂膠功能層中包含由所述交聯劑引發鹽化聚合物與所述柔性聚合物組成交聯網絡，并在所述顆粒聚合物表面通過二次交聯形成球形狀復合聚合物顆粒。
14、該涂膠層中的聚合物復合顆粒可滿足涂隔膜的粘接性、電解液吸液保液性、高離子傳導特性等功能，同時規避聚合物下滲造成透氣度上升的問題。
15、作為本專利技術的限定，所述交聯涂膠功能層通過點涂后烘干的方式涂覆在所述陶瓷涂覆層或固態電解質涂覆層上，點涂時所述交聯涂膠功能層形成膠點的直徑范圍為0.5～5mm，膠點間間距為0.25～2.5mm，所述交聯涂膠功能層厚度為0.2～2μm。
16、一種鋰離子電池，包含上述的鋰離子電池用涂膠隔膜。
17、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
18、本專利技術通過功能性組分的交聯，構筑含有鹽化聚合物的復合聚合物顆粒及對應涂膠漿料。結構上，顆粒聚合物作為涂膠功能層的基體，為涂膠功能層提供基礎形貌；鹽化聚合物和柔性聚合物分別作為骨架和填隙物，在交聯劑的作用下形成交聯網絡，并在顆粒聚合物表面產生二次交聯，依附在顆粒聚合物表面，使涂膠功能層整體形成呈近似球形的顆粒，形成的復合顆粒在鹽化聚合物的靜電排斥下顆粒間分散均勻，且顆粒大小形貌可控，適用于點涂涂膠工藝，有助于改善點涂涂膠易產生膠點缺陷的工藝問題。功能上，顆粒聚合物提供隔膜涂膠層所需的基本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：按質量份計，涂膠漿料中各組分用量為：75～99份去離子水、0.01～1份分散劑、0.1～3份鹽化聚合物、0.1～3份柔性聚合物、1～15份顆粒聚合物、0.1～1份交聯劑、0.01～1份交聯引發劑、0.01～1份潤濕劑；所述顆粒聚合物由功能單體通過溶液聚合或乳液聚合合成，合成的顆粒聚合物粒徑為0.5～10μm，重均分子量為2000～2000000；所述柔性聚合物由分子量為100～50000的聚合物短鏈段組成；所述鹽化聚合物制備方法為水相中的溶液或者乳液聚合，所述鹽化聚合物的重均分子量為2000～1000000。
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述合成顆粒聚合物的功能單體包括偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、羧甲基纖維素、丁苯橡膠、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸鋰、丙烯酸鈉、乙烯醇、丙烯醇、海藻酸鈉、丙烯酰胺中的任意三種或三種以上。
3.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述鹽化聚合物為聚丙烯酸鹽、聚羧甲基纖維素鹽、聚乳酸鹽、聚海藻酸鹽
4.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述柔性聚合物為聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇、聚環氧乙烯的其中一種或多種組合物。
5.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述交聯劑為丙二胺、四氫吡啶、三甲基胺、三乙基胺、叔丁基胺、四甲基胍、四乙基胍、N,N'-亞二甲基丙二胺、聚異氰酸酯、二鄰氯二苯胺甲烷中的一種或多種組合物。
6.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述交聯引發劑為過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環己酯、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過硫酸鉀、過硫酸鈉、偶氮二異丁腈、偶氮二異丁酸二甲酯中的一種或多種組合物。
7.一種鋰離子電池用涂膠隔膜，其特征在于：所述隔膜具備至少一面陶瓷涂覆層或固態電解質涂覆層，以及采用權利要求1～6中任意一項所述的鋰離子電池用涂膠漿料交聯形成的交聯涂膠功能層，所述交聯涂膠功能層涂覆于所述陶瓷涂覆層或固態電解質涂覆層上。
8.根據權利要求7所述的一種鋰離子電池用涂膠隔膜，其特征在于：所述交聯涂膠功能層中包含由所述交聯劑引發鹽化聚合物與所述柔性聚合物組成交聯網絡，并在所述顆粒聚合物表面通過二次交聯形成球形狀復合聚合物顆粒。
9.根據權利要求8所述的一種鋰離子電池用涂膠隔膜，其特征在于：所述交聯涂膠功能層通過點涂后烘干的方式涂覆在所述陶瓷涂覆層或固態電解質涂覆層上，點涂時所述交聯涂膠功能層形成膠點的直徑范圍為0.5～5mm，膠點間間距為0.25～2.5mm，所述交聯涂膠功能層厚度為0.2～2μm。
10.一種鋰離子電池，包含權利要求9所述的鋰離子電池用涂膠隔膜。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：按質量份計，涂膠漿料中各組分用量為：75～99份去離子水、0.01～1份分散劑、0.1～3份鹽化聚合物、0.1～3份柔性聚合物、1～15份顆粒聚合物、0.1～1份交聯劑、0.01～1份交聯引發劑、0.01～1份潤濕劑；所述顆粒聚合物由功能單體通過溶液聚合或乳液聚合合成，合成的顆粒聚合物粒徑為0.5～10μm，重均分子量為2000～2000000；所述柔性聚合物由分子量為100～50000的聚合物短鏈段組成；所述鹽化聚合物制備方法為水相中的溶液或者乳液聚合，所述鹽化聚合物的重均分子量為2000～1000000。
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述合成顆粒聚合物的功能單體包括偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、羧甲基纖維素、丁苯橡膠、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸鋰、丙烯酸鈉、乙烯醇、丙烯醇、海藻酸鈉、丙烯酰胺中的任意三種或三種以上。
3.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述鹽化聚合物為聚丙烯酸鹽、聚羧甲基纖維素鹽、聚乳酸鹽、聚海藻酸鹽、聚對苯乙烯基磺酸鹽、聚丁烯酸鹽、聚羧乙基纖維素鹽、聚甲基丙烯酸鹽中的一種或多種組合物；所述鹽化聚合物的鹽離子為鋰離子、鈉離子、鈣離子、鉀離子、鎂離子、鋅離子、鋇離子、銨離子中的一種或多種離子。
4.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池用涂膠漿料，其特征在于：所述柔性聚合物為聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯醇、聚環氧乙烯的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周亮，李大哲，高宇，孟憲偉，張立斌，
申請(專利權)人：江蘇厚生新能源科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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