CN101789499B - 一种锂离子电池隔膜的涂层组合物及泡沫施胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其中，该涂层组合物含有多孔电绝缘氧化物颗粒、粘结剂、发泡剂及泡沫稳定剂。本发明还涉及一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，该方法包括将悬浮液进行机械发泡，然后涂覆于多孔柔性基材的表面上并烘干、焙烘及轧压后形成具有微孔的薄膜，其中，所述悬浮液含有本发明提供的涂层组合物。采用本发明提供的涂层组合物及由该组合物制备的锂离子电池隔膜，孔径小、孔隙分布均匀，保证了锂离子电池充放电的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池隔膜用的涂层组合物，还涉及使用该涂层组合物的锂离子电池隔膜的泡沫施胶方法。
背景技术
自从1991年索尼公司成功地把锂离子电池商品化以来，锂离子电池已成为手机、笔记本电脑和数码电子产品的主要电源。近年来新能源电池技术发展很快，与铅酸电池、镍氢电池等传统的二次蓄电池相比，动力锂离子电池以其能量密度和功率密度大、无记忆效应、自放电较小以及循环寿命较长等特点成为车载动力电池的发展方向。
锂离子动力电池隔膜是锂离子电池重要的组成材料，通常是薄的多孔绝缘材料，具有良好的离子通过性和机械强度，对各种化学物质和化学溶剂具有长期稳定性。隔膜的电子不导电性可隔离电池的正负极，防止两电极接触而短路；同时隔膜具有的多微孔结构，保证了离子流动顺畅。在外部电池由于发生短路事故故障时，电池内部将产生大电流，导致内部温度升高，此时隔膜将发生热熔化而关闭微孔结构，从而切断电流，停止电池工作，防止爆炸事故，确保电池及人身安全。因此，隔膜是动力电池的关键材料之一。
目前使用的隔膜主要由多孔有机聚合物隔膜构成，典型的有机隔膜如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜。多孔膜的生产方法主要有两种方法：相分离法(湿法)和拉伸致孔法(干法)。前者是将高分子材料和溶剂在高温下进行相分离，形成多孔性膜，如以高密度聚乙烯为主要原料，与溶剂在高温下熔融混合后，冷却、成膜，将挥发性溶剂除去后得到多孔结构。拉伸致孔法则是将聚合物从模具口中挤出，以高拉伸比(拉伸速度/挤出速度)进行拉伸，得到片材后热处理，产生高度取向的多层结构。然后进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构。
美国专利US2005084761公开了一种用于电池的隔膜及其制造方法，该制造方法包括，提供具有大量孔洞和其表面和内部具有涂层的片状柔性基材，其中所述基材的材料选自聚合物和/或天然纤维的织造或非织造不导电纤维，且所述涂层是多孔电绝缘的陶瓷涂层。中国专利CN101281961A中提供了一种改善上述美国专利中的多孔电绝缘陶瓷涂层，提高锂离子电池隔膜耐高温性能的涂层混合物。但在以上提供的两种隔膜的制造方法中，将悬浮液涂覆在多孔柔性基材表面上的涂覆方法都采用现有技术中公知的各种方法，如通过印刷、辊压、刮浆、浸渍、喷涂和提拉的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的锂离子电池隔膜的制造方法中所得到的电池隔膜的孔径分布不均的的缺陷，提供一种使锂离子动力电池隔膜孔径分布均匀的隔膜用涂层组合物及一种该隔膜的泡沫施胶方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，重量百分配比为：30-50％的粘结剂、10-30％的多孔电绝缘氧化物颗粒、0.5-2.0％的发泡剂、1-3％的泡沫稳定剂及余量的水。
本发明的技术方案还提供了一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，步骤为：将悬浮液进行机械发泡，然后涂覆于多孔柔性基材的表面上并烘干、焙烘及轧压后形成具有微孔的薄膜，其特征在于，所述悬浮液含有权利要求1-7任一项所述的涂层组合物。
本发明采用本发明提供的涂层组合物，使制造锂离子动力电池的隔膜以及在制作电池绕制电极组时，涂层在该隔膜上的附着性好，不易脱落，并且该具有微孔的涂层孔径较小，孔径分布均匀，从而不仅保证了该隔膜的高的耐高温性能，而且保证了锂离子电池充放电的均匀性，因而使采用该隔膜的锂离子动力电池具有优良的耐高温性和均匀的充放电性能，提高了采用该隔膜的锂离子动力电池的使用寿命和使用性能。
本发明提供的生产方法不同于现有技术中将悬浮液涂覆在多孔柔性基材表面上公知的涂覆方法，如通过印刷、辊压、刮浆、浸渍、喷涂和提拉的方法，采用纺织上的泡沫涂层工艺，泡沫涂层是采用机械的方法将空气混入分散液(丙烯酸酯或聚氨酯)中使其产生泡沫并施加于织物背面的一种涂层新工艺。涂层后的织物经过焙烘定型后使织物上的水汽蒸发，存在于气泡中的部分空气也从涂层织物正反两面排出，并在织物表面留下一层互相贯通的微孔薄膜。这是将纺织上的泡沫涂层技术首次应用于锂离子电池隔膜施胶，泡沫施胶得到的涂层具有大量的微孔，且孔径较小、孔径分布均匀，从而保证了锂离子电池充放电的均匀性。而且，采用本发明提供的泡沫涂层技术，生产工艺简单，制作方便。
附图说明
图1为本发明提供的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法的流程图。
具体实施方式
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，重量百分配比为：30-50％的粘结剂、10-30％的多孔电绝缘氧化物颗粒、0.5-2.0％的发泡剂、1-3％的泡沫稳定剂及余量的水。
所述多孔电绝缘氧化物颗粒的直径为5-1000纳米，优选为10-50纳米。
所述多孔电绝缘氧化物颗粒可以为各种现有技术中公知的电绝缘氧化物颗粒，优选为铝、锆、钛和硅氧化物颗粒中的至少一种。
所述粘合剂可以采用现有技术中公知的各种粘合剂，优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、氟化乙烯与六氟乙烯的共聚物、丙烯酸系列树脂粘合剂或丙烯酸酯系粘结剂中的至少一种。
所述发泡剂可以采用现有技术中公知的各种发泡剂，优选为各种公知的表面活性剂，如阴离子型的十六烷基磺酸钠(AS)，十二烷基硫酸钠(SDS)，十二烷基苯磺酸钠(ABS)等，非离子型的烷基醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚.椰油酰二乙醇胺(洗涤剂6501)等，新型绿色表面活性剂烷基糖苷(APG)、烷基葡萄糖酰胺(APA)、天然茶皂素、松香聚氧乙烯酯(RPGC)和Gemini型表面活性剂中的至少一种。
所述泡沫稳定剂可以采用现有技术中公知的各种泡沫稳定剂，优选为硬脂酸、硫代丁二酰胺、十二醇、正丁醇、辛醇和有机硅类泡沫稳定剂中的至少一种。
一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，步骤为：将悬浮液进行机械发泡，然后涂覆于多孔柔性基材的表面上并烘干、焙烘及轧压后形成具有微孔的薄膜，其步骤如图1所示，所述悬浮液含有本发明提供的涂层组合物。
在优选的情况下，为了使多孔电绝缘氧化物颗粒在悬浮液中可以很好的、均匀的分散，使所制造的隔膜的涂层更均匀地附着在多孔柔性基体上，所述悬浮液还可含有分散剂，分散剂与涂层中多孔电绝缘氧化物颗粒总重量的重量比为0.001-0.05∶1。
分散剂可采用本技术领域公知的各种分散剂，例如很多醇类、酯类和/或醚类的聚合物均可作为分散剂，优选为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯中的至少一种。
在优选的情况下，为了使悬浮液的粘度在一个合理的范围内，使涂层得量以及悬浮液对隔膜基材的渗透得以控制，所述悬浮液还可含有增稠剂，增稠剂所占重量比例为1-3％。
增稠剂可采用本技术领域公知的各种增稠剂，例如很多纤维素衍生物、碱增稠性丙烯酸酯均可作为增稠剂。
多孔柔性基材的孔隙率高可使的电池隔膜具有较高的孔隙率，因此，优选情况下，所述多孔柔性基材的孔隙率超过40％，优选为40-80％，更优选为50-70％。为了使电池隔膜更薄，优选多孔柔性基材的厚度为5-30微米，更优选为8-20微米，低的隔膜厚度可以降低使用电池时的隔膜电阻并尽可能降低电池的重量。
多孔柔性基材可采用本技术领域公知的各种非导电的聚合物材料，例如聚酯或聚烯烃材料的薄膜。由于诸如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)的聚烯烃具有更高的热稳定性，因而更优选采用聚烯烃材料的薄膜作为多孔柔性基材。
将涂层组合物进行发泡的方法，可以采用静态式和动态式发泡中的其中一种，泡沫施加装置可以使用现有技术中公知的各种方法进行施加，如刮刀式、辊筒式、橡毯真空抽吸式、网带式、圆网式和狭缝式。
将涂覆在多孔柔性基材表面上的具有良好稳定性的泡沫加热烘干的温度优选低于用作多孔柔性基材的聚合物材料的软化温度和熔化温度，并保持泡沫在烘干的过程中不破裂，因此该温度优选为90-120℃，时间1-3min，焙烘温度130-160℃，时间1-3min。上述将泡沫加热烘干的方法可以使用现有技术中公知的各种方法进行加热烘干，例如热空气、红外辐射。
稳定性泡沫涂层需在焙烘前进行轧压，使泡沫涂层的结构更加紧密。轧压线压力优选为45-294N/cm。
采用本发明提供的隔膜的泡沫施胶方法，可获得厚度为10-20微米，孔隙率50-70％，平均孔径100纳米左右的锂离子动力电池隔膜。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
原料来源：
丙烯酸酯乳液由安德士化工(中山)有限公司生产，型号为AT-6806，粘度＜200(3#转子，60转/分)，pH值为8.0-9.0，固含量47-49％；
氧化铝粉由大连路明纳米公司生产，型号为LM2-N290型，颗粒直径为10-50纳米；
发泡剂为十二烷基硫酸钠，阴离子表面活性剂，由南京卡尼尔科技有限责任公司生产；
稳泡剂为十二醇，由济南奥泰化工有限公司生产；
增稠剂为碱增稠性丙烯酸酯乳液，由安德士化工(中山)有限公司生产，型号为AT-288，粘度＜50(1#转子，60转/分)，pH值为2.5-3.5，固含量30-31％。
实施例1
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液30份；
氧化铝粉30份；
发泡剂(十二烷基硫酸钠)2份；
稳泡剂(十二醇)3份；
水35份。
步骤1、将丙烯酸酯乳液、氧化铝粉、十二烷基硫酸钠、十二醇和3重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液按比例混合，调节粘度至2000mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至250克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在90℃的温度下烘干3min，使含湿量达到10％左右，经45N/cm的轧压后，再在130℃下焙烘1min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为20微米，孔隙率69.5％，平均孔径99.2纳米。
实施例2
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
氧化铝粉10份；
发泡剂(十二烷基硫酸钠)0.5份；
稳泡剂(十二醇)1份；
水38.5份。
步骤1、将丙烯酸酯乳液、氧化铝粉、十二烷基硫酸钠、十二醇和1重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液按比例混合，调节粘度至3000mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至200克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在120℃的温度下烘干1min，使含湿量达到10％左右，经294N/cm的轧压后，再在160℃下焙烘3min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为14微米，孔隙率51.3％，平均孔径108.7纳米。
实施例3
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液40份；
氧化铝粉20份；
发泡剂(十二烷基硫酸钠)1.5份；
稳泡剂(十二醇)2份；
水36.5份。
步骤1、将丙烯酸酯乳液、氧化铝粉、十二烷基硫酸钠、十二醇和2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液按比例混合，调节涂层组合物的粘度至2500mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至210克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在110℃的温度下烘干3min，使含湿量达到10％左右，经150N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为17微米，孔隙率61.3％，平均孔径106.5纳米。
实施例4
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
氧化铝粉25份；
发泡剂(十二烷基硫酸钠)1.5份；
稳泡剂(十二醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将丙烯酸酯乳液、氧化铝粉、十二烷基硫酸钠、十二醇和2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液按比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为18微米，孔隙率66.4％，平均孔径105.0纳米。
实施例5
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、氟化乙烯与六氟乙烯的共聚物50份；
直径为5-1000纳米的氧化锆粉25份；
发泡剂(阴离子型的十六烷基磺酸钠)1.5份；
稳泡剂(硬脂酸)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的纤维素衍生物(聚阴离子纤维素，河北铭泰化工有限公司生产)及聚乙二醇，其中，聚乙二醇与氧化锆粉的重量比为：0.001∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为19微米，孔隙率66.9％，平均孔径104.3纳米。
实施例6
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸粘结剂(东莞市龙秦化工有限公司)50份；
直径为5-1000纳米的氧化钛粉25份；
发泡剂(阴离子型的十二烷基苯磺酸钠)1.5份；
稳泡剂(硫代丁二酰胺)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚乙烯醇，其中，聚乙烯醇与氧化钛粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为18微米，孔隙率65.5％，平均孔径105.2纳米。
实施例7
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(非离子型的烷基醇聚氧乙烯醚)1.5份；
稳泡剂(正丁醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚乙烯吡咯烷酮，其中，聚乙烯吡咯烷酮与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为17微米，孔隙率66.0％，平均孔径104.8纳米。
实施例8
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(非离子型的烷基酚聚氧乙烯醚)1.5份；
稳泡剂(正丁醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚氧化乙烯，其中，聚氧化乙烯与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为18微米，孔隙率67.1％，平均孔径104.0纳米。
实施例9
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液及聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、氟化乙烯与六氟乙烯的共聚物50份，其中，丙烯酸酯乳液及聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、氟化乙烯与六氟乙烯的共聚物之间的重量比为1∶1；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(非离子型的椰油酰二乙醇胺)1.5份；
稳泡剂(辛醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液与纤维素衍生物(聚阴离子纤维素，河北铭泰化工有限公司生产)的混合物及聚丙烯酸，其中，聚丙烯酸与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s，混合物种，丙烯酸酯乳液与纤维素衍生物之间的重量比为1∶1；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为18微米，孔隙率66.5％，平均孔径105.0纳米。
实施例10
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(新型绿色表面活性剂烷基葡萄糖酰胺)1.5份；
稳泡剂(辛醇与硫代丁二酰胺的混合物)2.5份，辛醇与硫代丁二酰胺的重量比为1∶1；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚丙烯，其中，聚丙烯与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为19微米，孔隙率66.8％，平均孔径104.4纳米。
实施例11
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(新型绿色表面活性剂烷基糖苷)1.5份；
稳泡剂(有机硅类泡沫稳定剂QBH(聚硅氧烷聚醚共聚物))2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚丙烯酸钠，其中，聚丙烯酸钠与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为19微米，孔隙率66.1％，平均孔径105.3纳米。
实施例12
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(新型绿色表面活性剂天然茶皂素)1.5份；
稳泡剂(辛醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的混合物，其中，聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的重量比为1∶1，混合物与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为18微米，孔隙率65.9％，平均孔径105.7纳米。
实施例13
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(新型绿色表面活性剂松香聚氧乙烯酯)1.5份；
稳泡剂(辛醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的混合物，其中，聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的重量比为1∶1，混合物与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为18微米，孔隙率66.4％，平均孔径105.4纳米。
实施例14
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(季铵盐Gemini型表面活性剂C12-2-C12·2Br)1.5份；
稳泡剂(辛醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的混合物，其中，聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的重量比为1∶1，混合物与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为17微米，孔隙率67.0％，平均孔径104.3纳米。
实施例15
一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，由如下以重量份计的成分组成：
丙烯酸酯乳液50份；
直径为5-1000纳米的氧化硅粉25份；
发泡剂(阴离子型的十六烷基磺酸钠与非离子型的烷基醇聚氧乙烯醚的混合物，阴离子型的十六烷基磺酸钠与非离子型的烷基醇聚氧乙烯醚的重量比为1∶1)1.5份；
稳泡剂(辛醇)2.5份；
水21份。
步骤1、将上述原料、2重量份的碱增稠性丙烯酸酯乳液及聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的混合物，其中，聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的重量比为1∶1，混合物与氧化硅粉的重量比为：0.05∶1，按上述比例混合，调节涂层组合物的粘度至2900mPa·s；
步骤2、将上述悬浮液进行发泡，调节泡沫密度至220克/升左右。使用泡沫施加装置将泡沫均匀的涂覆在多孔柔性基体上；
步骤3、将涂覆在多孔柔性基材上的泡沫涂层在100℃的温度下烘干2min，使含湿量达到10％左右，经200N/cm的轧压后，再在150℃下焙烘2min，收卷得锂离子电池隔膜。
所得隔膜厚度为17微米，孔隙率66.5％，平均孔径104.5纳米。
分别用常规涂覆和泡沫涂层两种方法对8微米厚度的聚乙烯(PE)薄膜进行表面泡沫施胶，最后得到的隔膜性能对比表如下所示：
| 常规涂覆 | 泡沫涂层 | |
| 隔膜厚度/微米 | 18 | 18 |
| 孔隙率/％ | 50.3 | 66.4 |
| 平均孔径/纳米 | 113.6 | 105.0 |
Claims (15)
1.一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，重量百分配比为：
30-50％的粘结剂、10-30％的多孔电绝缘氧化物颗粒、0.5-2.0％的发泡剂、1-3％的泡沫稳定剂及余量的水。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述多孔电绝缘氧化物颗粒的直径为5-1000纳米。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述多孔电绝缘氧化物颗粒的直径为10-50纳米。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述多孔电绝缘氧化物颗粒为铝氧化物颗粒、锆氧化物颗粒、钛氧化物颗粒或硅氧化物颗粒中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述粘合剂为丙烯酸系列树脂粘合剂或丙烯酸酯系粘结剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述发泡剂为表面活性剂。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子型的十六烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，非离子型的烷基醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，椰油酰二乙醇胺，烷基糖苷，烷基葡萄糖酰胺，天然茶皂素，松香聚氧乙烯酯或Gemini型表面活性剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，所述泡沫稳定剂为硬脂酸、硫代丁二酰胺、十二醇、正丁醇、辛醇和有机硅类泡沫稳定剂中的至少一种。
9.一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，步骤为：将悬浮液进行机械发泡，然后涂覆于多孔柔性基材的表面上并烘干、焙烘及轧压后形成具有微孔的隔膜，其特征在于，所述悬浮液为权利要求1-7任一项所述的涂层组合物。
10.根据权利要求9所述的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，其特征在于，所述悬浮液还含有分散剂，且所述分散剂与所述涂层组合物中多孔电绝缘氧化物颗粒总重量的重量比为0.001-0.05∶1，所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，其特征在于，所述悬浮液还含有增稠剂，且所述增稠剂为涂层组合物总重量1-3％，增稠剂为纤维素衍生物、碱增稠性丙烯酸酯中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，其特征在于，所述多孔柔性基材为聚酯或聚烯烃材料的薄膜，且孔隙率为40-80％，厚度为5-30微米。
13.根据权利要求9所述的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，其特征在于，将悬浮液进行机械发泡的方法为静态式和动态式发泡中的其中一种，泡沫施加装置为刮刀式、辊筒式、橡毯真空抽吸式、网带式、圆网式和狭缝式中的至少一种。
14.根据权利要求9所述的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，其特征在于，所述烘干的温度为90-120℃，时间为1-3min，所述焙烘的温度为130-160℃，时间为1-3min。
15.根据权利要求9所述的一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，其特征在于，所述轧压的轧压线压力为45-294N/cm。
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