CN114716907A - 一种生物基聚合物复合pmma的锂电池隔膜涂敷液的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的制备方法及其应用，首先向聚合反应釜中依次加入溶剂N,N‑二甲基乙酰胺、生物基聚酰胺粉末A和生物基聚酰胺粉末B，然后依次加入陶瓷颗粒和PMMA，搅拌混合均匀得到第一混合液；将所述第一混合液与有机物混合搅拌以调节粘度，得到生物基聚合物涂覆液，可用于制备锂电池隔膜。本发明所制备锂电池隔膜具有优异粘结性能，锂电池隔膜与极片粘结强度大于4N/M。
Description
技术领域
本发明属于电池隔膜技术领域，具体涉及一种生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的制备方法及其应用。
背景技术
锂电池隔膜要求隔膜与电极活性物质之间需要有一定的粘接性，以改善电池的循环性能，简化封装工序。传统的粘接性锂电池隔膜主要采用PMMA作粘结剂，但PMMA耐温性能差，且价格昂贵，尤其今年以来受下游锂电、光伏等需求推动，PMMA价格快速上涨，生产企业在双控限制和原料采购困难下暂停开工和报价，PMMA供应缺口进一步扩大。
发明内容
基于现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的制备方法及其应用。以本发明锂电池隔膜涂敷液制备的锂电池隔膜具有优异的粘结性能、耐温能力和强度。
本发明生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：向聚合反应釜中依次加入溶剂N,N-二甲基乙酰胺、生物基聚酰胺粉末A和生物基聚酰胺粉末B，然后依次加入陶瓷颗粒和PMMA，搅拌混合均匀得到第一混合液；
步骤2：将所述第一混合液与有机物混合搅拌以调节粘度，得到生物基聚合物涂覆液。
步骤1中，所述生物基聚酰胺粉末A的结构通式为：
所述生物基聚酰胺粉末B的结构通式为：
其中n≥1。
步骤1中，所述陶瓷颗粒为氧化铝或二氧化硅。
步骤1中，陶瓷颗粒与溶剂的质量比为7:100-20:100，生物基聚酰胺粉末A与溶剂的质量比
为5:100-50:100，生物基聚酰胺粉末B与溶剂的质量比为5:100-50:100，PMMA与溶剂的质量比为3:100-7:100。
步骤2中，所述有机物为N,N-二甲基乙酰胺，粘度调节至50-300mPa.s。
本发明生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的应用，是以所述涂敷液制备锂电池隔膜，具体包括如下步骤：
将所述涂敷液涂布于基膜的一侧；再采用第三溶剂对涂层进行萃取，将萃取后的涂层烘干即可。涂层厚度为1～4um。
所述第三溶剂为水。
隔膜烘干温度为40-80℃。
作为粘结材料的PMMA是通用材料，不存在瓶颈问题，价格便宜，粘接性强。而生物基材料A与生物基材料B具有较好的耐热性能和成膜性能。基于PMMA与生物基材料共混开发的锂电池隔膜具有高粘结性、高耐热的特性，并且较PMMA隔膜具有极大的成本优势，将有效缓解PMMA缺口导致的粘接性隔膜产能不足面临的压力。
以本发明生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液制备的锂电池隔膜具有优异的粘结性能、耐温能力和强度，锂电池隔膜与极片粘结强度大于4N/M。
附图说明
图1生物基锂电池隔膜照片。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1：高性能的呋喃基高分子涂覆液的制备
向聚合反应釜依次加入N,N-二甲基乙酰胺2000g，再加入生物基聚酰胺粉末A100g，加入生物基聚酰胺粉末B 100g，然后依次加入氧化铝140g，PMMA 100g，搅拌得到第一混合液；将所述第一混合液与调节粘度的N,N-二甲基乙酰胺混合搅拌，得到生物基聚合物涂覆液。将上述高分子化合物涂覆液涂布于基膜的一侧；再采用水对涂层进行萃取，随后将萃取后的涂层于50-55℃下烘干。
实施例2：高性能的呋喃基高分子涂覆液的制备
向聚合反应釜依次加入N,N-二甲基乙酰胺2000g，再加入生物基聚酰胺粉末A100g，加入生物基聚酰胺粉末B 100g，然后依次加入二氧化硅140g，PMMA 100g，搅拌得到第一混合液；将所述第一混合液与调节粘度的N,N-二甲基乙酰胺混合搅拌，得到生物基聚合物涂覆液。将上述高分子化合物涂覆液涂布于基膜的一侧；再采用水对涂层进行萃取，随后将萃取后的涂层于50-55℃下烘干。
实施例3：高性能的呋喃基高分子涂覆液的制备
向聚合反应釜依次加入N,N-二甲基乙酰胺2000g，再加入生物基聚酰胺粉末A150g，加入生物基聚酰胺粉末B 100g，然后依次加入氧化铝140g，PMMA 100g，搅拌得到第一混合液；将所述第一混合液与调节粘度的N,N-二甲基乙酰胺混合搅拌，得到生物基聚合物涂覆液。将上述高分子化合物涂覆液涂布于基膜的一侧；再采用水对涂层进行萃取，随后将萃取后的涂层于50-55℃下烘干。
实施例4：高性能的呋喃基高分子涂覆液的制备
向聚合反应釜依次加入N,N-二甲基乙酰胺2000g，再加入生物基聚酰胺粉末A100g，加入生物基聚酰胺粉末B 100g，然后依次加入氧化铝140g，PMMA60g，搅拌得到第一混合液；将所述第一混合液与调节粘度的N,N-二甲基乙酰胺混合搅拌，得到生物基聚合物涂覆液。将上述高分子化合物涂覆液涂布于基膜的一侧；再采用水对涂层进行萃取，随后将萃取后的涂层于50-55℃下烘干。
实施例5：高性能的呋喃基高分子涂覆液的制备
向聚合反应釜依次加入N,N-二甲基乙酰胺2000g，再加入生物基聚酰胺粉末A100g，加入生物基聚酰胺粉末B 100g，然后依次加入氧化铝140g，PMMA 140g，搅拌得到第一混合液；将所述第一混合液与调节粘度的N,N-二甲基乙酰胺混合搅拌，得到生物基聚合物涂覆液。将上述高分子化合物涂覆液涂布于基膜的一侧；再采用水对涂层进行萃取，随后将萃取后的涂层于50-55℃下烘干。
实施例6：锂电池隔膜的制备
将实施例1制备的涂覆液涂覆在10μm厚的聚乙烯基膜或者聚丙烯膜上，使用水萃取，得到隔膜，于50-55℃下烘干，所制备隔膜样品如图1所示，隔膜性能见下表1。
表1生物基隔膜性能
由表1中的数据可知，本发明提供的生物基高分子涂覆隔膜剥离强度大，拉伸强度大，热收缩率低，粘结性好，将有效提高锂电池安全性，延长使用寿命。陶瓷颗粒如Al2O3和SiO2质量占比越高，涂覆隔膜的硬度越高，热性能越好，但机械性能下降，这是因为过多的陶瓷颗粒会降低涂覆均匀性和削弱高分子粘结剂的骨架结构。PMMA除了上述用途外，在受热时存在溶胀，能够粘结隔膜与极片，在软包电池中能够帮助提高电池硬度和维持电池形状。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：向聚合反应釜中依次加入溶剂N,N-二甲基乙酰胺、生物基聚酰胺粉末A和生物基聚酰胺粉末B，然后依次加入陶瓷颗粒和PMMA，搅拌混合均匀得到第一混合液；
步骤2：将所述第一混合液与有机物混合搅拌以调节粘度，得到生物基聚合物涂覆液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，所述生物基聚酰胺粉末A的结构通式为：
所述生物基聚酰胺粉末B的结构通式为：
其中n≥1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，所述陶瓷颗粒为氧化铝或二氧化硅。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，陶瓷颗粒与溶剂的质量比为7:100-20:100，生物基聚酰胺粉末A与溶剂的质量比为5:100-50:100，生物基聚酰胺粉末B与溶剂的质量比为5:100-50:100，PMMA与溶剂的质量比为3:100-7:100。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤2中，所述有机物为N,N-二甲基乙酰胺，粘度调节至50-300mPa.s。
6.根据权利要求1、2或3所述的制备方法制得的生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液的应用，其特征在于：
以所述生物基聚合物复合PMMA的锂电池隔膜涂敷液制备锂电池隔膜。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：
将所述涂敷液涂布于基膜的一侧；再采用第三溶剂对涂层进行萃取，将萃取后的涂层烘干即可。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
涂层厚度为1～4um。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
所述第三溶剂为水。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
隔膜烘干温度为40-80℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220708 |
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