本申請(qǐng)涉及電池隔膜領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電池隔膜的水性涂覆組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著傳統(tǒng)資源和能源日益緊缺、環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重，可持續(xù)發(fā)展成為人類社會(huì)發(fā)展的新理念，開(kāi)發(fā)新的能源儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)成為各國(guó)的能源戰(zhàn)略重點(diǎn)。鋰離子電池由于能量密度高，工作電壓高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，自放電小等諸多優(yōu)點(diǎn)成為新時(shí)期最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。

2、為了提高電池的生產(chǎn)效率，提出了與隔膜的粘結(jié)性好、循環(huán)性能好的涂層這一產(chǎn)品。而現(xiàn)有的常用的涂料為油性體系，以pvdf、丁苯橡膠、丁腈橡膠等作為粘結(jié)劑，使用的是nmp、甲苯等有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境和人體毒害較大。而其他類型的涂料所使用高分子水性乳液，也會(huì)因?yàn)闅埩舻娜榛瘎┮约耙l(fā)劑等化學(xué)物質(zhì)在鋰電池使用以及儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)雜質(zhì)產(chǎn)生以及穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。

3、所以，為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于電池隔膜的水性涂覆組合物及其制備方法，其能夠在保證具有優(yōu)異的粘結(jié)性、耐熱性以及循環(huán)性能的同時(shí)，還具有在長(zhǎng)期儲(chǔ)存和大規(guī)模生產(chǎn)中的自身穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)第一方面提供了一種用于電池隔膜的水性涂覆組合物，以質(zhì)量份計(jì)，原料包括：粘結(jié)劑15～25份，溶脹劑1～10份，改性添加劑10～30份，交聯(lián)劑0.5～5份，助劑1～10份，去離子水補(bǔ)充至100份；

2、所述粘結(jié)劑為共聚物胺鹽烯烴樹(shù)脂；

3、所述共聚物胺鹽烯烴樹(shù)脂為乙烯-丙烯酸共聚物胺鹽、苯乙烯-乙烯-丙烯酸共聚物胺鹽、苯乙烯-丙烯酸-馬來(lái)酸酐共聚胺鹽、乙烯-甲基丙烯酸共聚物胺鹽、苯乙烯-丙烯酸共聚物胺鹽中的至少一種；

4、所述溶脹劑為聚乙烯吡咯烷酮或丙烯酸-乙烯基吡咯烷酮共聚物。

5、作為一種優(yōu)選的方案，所述改性添加劑為改性玻璃纖維與調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑的組合物；其中改性玻璃纖維與調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑的物質(zhì)質(zhì)量比為7：(2～4)；

6、所述改性玻璃纖維的制備方法包括以下步驟：

7、s1：將2～5份尿素、1～3份硅烷偶聯(lián)劑kh560和4～7份質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％的十二烷基苯磺酸溶液共混形成改性液，將3～6份二氧化鈦加入到改性液中攪拌改性處理，改性轉(zhuǎn)速為450～500r/min，改性時(shí)間為1～2h，改性溫度為45～50℃，改性結(jié)束，水洗、干燥，得到改性二氧化鈦；

8、s2：將4～7份琥珀酸酐溶解于15～20份dmf溶劑中，并加入1～2份(3-氨丙基)三乙氧基硅烷，之后加入3～5份改性二氧化鈦，在水浴溫度80～95℃下加熱攪拌1～2h，之后降溫至60～70℃保溫2～3h，離心洗滌收集沉淀物；

9、s3：將沉淀物加入至足量的乙醇中，之后加入玻璃纖維，升溫至50～60℃，200～300r/min轉(zhuǎn)速以及200～400w功率水浴超聲攪拌下3～4h，之后離心洗滌，60℃真空烘干即得。

10、作為一種優(yōu)選的方案，所述沉淀物與玻璃纖維的質(zhì)量比為(1～2)：(8～12)；

11、所述玻璃纖維的平均長(zhǎng)度為1～3μm。

12、作為一種優(yōu)選的方案，所述調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑的制備方法包括以下步驟：

13、s11：將6～10份膨潤(rùn)土劑加入至25～30份dmf溶劑中，100～200w水浴超聲1～2h，之后加入對(duì)1～3份甲苯磺酸，升溫至50～60℃，保溫2～3h；

14、s12；將產(chǎn)物離心洗滌，并加入15～20份甲醇中，同時(shí)加入4～6份二甲基咪唑以及2～4份氣相氧化鋁，升溫至60～65℃，反應(yīng)1.5～2h，完成后，抽濾、干燥，即得。

15、作為一種優(yōu)選的方案，所述膨潤(rùn)土劑的制備方法為：

16、將膨潤(rùn)土先以1-3℃/min的速率升溫至155-165℃，保溫5-10min，隨后再以2-5℃/min的速率升溫至210-230℃，繼續(xù)保溫2min，最后空冷至室溫，5-10份空冷室溫的膨潤(rùn)土、2-5份硝酸釔溶液、1-3份羧甲基纖維素和2-4份殼聚糖溶液共混球磨充分，球磨轉(zhuǎn)速為1000r/min，球磨1h，球磨結(jié)束，水洗、干燥，得到膨潤(rùn)土劑。

17、作為一種優(yōu)選的方案，所述硝酸釔溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-5％；所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％。

18、作為一種優(yōu)選的方案，所述交聯(lián)劑為季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯。

19、作為一種優(yōu)選的方案，所述助劑為消泡劑和分散劑；消泡劑和分散劑的質(zhì)量比為1：1；消泡劑為byk-019；分散劑為peg-800。

20、本申請(qǐng)第二方面提供了一種用于電池隔膜的水性涂覆組合物的制備方法，制備方法的步驟包括以下幾步：s1：將粘結(jié)劑加入去離子水當(dāng)中，攪拌均勻，直至不具有明顯絮狀物；s2：之后將改性添加劑，溶脹劑，交聯(lián)劑以及助劑依次加入上述s1溶液當(dāng)中，攪拌混合均勻，并將其球磨充分后得到用于電池隔膜的水性涂覆組合物。

21、有益效果：

22、本申請(qǐng)中提供了一種用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其不僅能夠具有優(yōu)異的粘結(jié)性、絕緣性、耐熱性以及循環(huán)性能，同時(shí)還能相比于現(xiàn)有技術(shù)的涂覆組合物具更加優(yōu)秀的自身穩(wěn)定性，可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存的過(guò)程中有效減少涂覆組合物的沉降、析出以及絮凝團(tuán)聚現(xiàn)象，極大地有利于涂覆組合物的大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的儲(chǔ)存要求；

23、本申請(qǐng)中，通過(guò)采用上述的改性玻璃纖維能夠有效保證涂覆組合物具有優(yōu)異的絕緣性、耐熱性以及涂料穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。這主要是因?yàn)椋旧暾?qǐng)中通過(guò)上述改性后的玻璃纖維能夠在涂覆組合物中作為多點(diǎn)位的線性支撐體存在，經(jīng)過(guò)對(duì)于改性二氧化鈦的處理，其能夠牢固的嵌合在玻璃纖維間隙當(dāng)中，并且通過(guò)其表面的多羥基基團(tuán)與涂覆組合物中的其它原料形成強(qiáng)氫鍵作用，從而增強(qiáng)了其在涂料以及固化后涂料中的體系支撐作用，同時(shí)大量嵌合二氧化鈦的存在能夠在涂料受到外力作用以及膨脹作用時(shí)形成由多粒子點(diǎn)位同時(shí)支撐的線結(jié)構(gòu)，從而大幅度降低外力以及膨脹作用對(duì)于涂料的結(jié)構(gòu)以及體積影響；另一方面，在涂覆組合物中，嵌合二氧化鈦之間的吸引作用，也能夠在體系中促使玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)體系結(jié)構(gòu)，穿插體系中，增強(qiáng)體系的絕緣介電性，以及產(chǎn)品的容量循環(huán)穩(wěn)定性；

24、同時(shí)采用調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑協(xié)配改性玻璃纖維，通過(guò)二者協(xié)配協(xié)效，共同增效，穩(wěn)定了涂覆組合物在儲(chǔ)存過(guò)程中內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，進(jìn)而起到強(qiáng)支撐作用，避免了在儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)的沉淀，團(tuán)聚等現(xiàn)象，從而產(chǎn)品的性能得到明顯改進(jìn)；調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑采用膨潤(rùn)土劑配合本發(fā)明的改性工藝，優(yōu)化產(chǎn)品性能效果，膨潤(rùn)土劑采用膨潤(rùn)土先以1-3℃/min的速率升溫至155-165℃，保溫5-10min，隨后再以2-5℃/min的速率升溫至210-230℃，繼續(xù)保溫2min，最后空冷至室溫，優(yōu)化膨潤(rùn)土片層層間距，從而提高片層容納度，提高產(chǎn)品原料協(xié)配改進(jìn)效果，進(jìn)而再體系中增強(qiáng)體系的性能穩(wěn)定性，同時(shí)再經(jīng)過(guò)硝酸釔溶液、羧甲基纖維素和殼聚糖溶液共混球磨處理，進(jìn)一步的增強(qiáng)原料之間協(xié)同效果，從而產(chǎn)品性能得到進(jìn)一步的改進(jìn)。

技術(shù)特征：

1.一種用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：以質(zhì)量份計(jì)，原料包括：粘結(jié)劑15～25份，溶脹劑1～10份，改性添加劑10～30份，交聯(lián)劑0.5～5份，助劑1～10份，去離子水補(bǔ)充至100份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述改性添加劑為改性玻璃纖維與調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑的組合物；其中改性玻璃纖維與調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑的物質(zhì)質(zhì)量比為7：(2～4)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述沉淀物與玻璃纖維的質(zhì)量比為(1～2)：(8～12)；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述調(diào)節(jié)穩(wěn)進(jìn)劑的制備方法包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述膨潤(rùn)土劑的制備方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述硝酸釔溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-5％；所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述交聯(lián)劑為季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物，其特征在于：所述助劑為消泡劑和分散劑；消泡劑和分散劑的質(zhì)量比為1：1；消泡劑為byk-019；分散劑為peg-800。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的用于電池隔膜的水性涂覆組合物的制備方法，其特征在于：制備方法的步驟包括以下幾步：s1：將粘結(jié)劑加入去離子水當(dāng)中，攪拌均勻，直至不具有明顯絮狀物；s2：之后將改性添加劑，溶脹劑，交聯(lián)劑以及助劑依次加入上述s1溶液當(dāng)中，攪拌混合均勻，并將其球磨充分后得到用于電池隔膜的水性涂覆組合物。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及電池隔膜領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電池隔膜的水性涂覆組合物，以質(zhì)量份計(jì)，原料包括：粘結(jié)劑15～25份，溶脹劑1～10份，改性添加劑10～30份，交聯(lián)劑0.5～5份，助劑1～10份，去離子水補(bǔ)充至100份，本發(fā)明的產(chǎn)品不僅能夠具有優(yōu)異的粘結(jié)性、絕緣性、耐熱性以及循環(huán)性能，同時(shí)還能相比于現(xiàn)有技術(shù)的涂覆組合物具更加優(yōu)秀的自身穩(wěn)定性，可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存的過(guò)程中有效減少涂覆組合物的沉降、析出以及絮凝團(tuán)聚現(xiàn)象，極大地有利于涂覆組合物的大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的儲(chǔ)存要求。

技術(shù)研發(fā)人員：席健,劉君,徐明亮,邱冬冬,潘盛軒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西景泰新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2