一种复合隔膜一次成型设备及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池隔膜技术领域，特别是涉及一种复合隔膜一次成型设备及其制备方法。

背景技术

随着新能源行业不断地蓬勃发展，电动汽车的普及度逐年增加，动力电池行业也迅速发展带动电动汽车地热卖，安全性、能量密度都是对电池的考量，怎么能够同时兼顾安全和能量密度问题，一直是对电池厂家最大的考量，从电池的组成构架中分析，电池主要分为：正极、负极、电解液、隔膜、电池外壳五部分组成，从组成结构上来看，隔膜材料的性能对提升电池稳定性和安全性也起到了至关重要的作用，使用表面有多种涂覆层的隔膜及隔膜和极片热复合工艺，以提升电池能量密度，优化电池界面稳定性和安全性的方向也成为行业的研究热点，目前行业内主流产品为：基材(PP/PE)+陶瓷/勃姆石+喷涂PVDF产品，但是生产效率怎么去保证成了一个行业内的难题。

目前行业内该产品的制备方法大概包括以下两种方法：

第一种，利用双层烘箱，涂布头先在基膜上涂布陶瓷或者勃姆石，通过中间的转向结构对产品进行变向，然后在涂覆有陶瓷或者勃姆石的一面喷涂PVDF，通过烘干得到相应产品。

第二种，单独一台涂布设备生产基材+陶瓷/勃姆石，另外涂布设备生产基材+陶瓷/勃姆石+喷涂PVDF。

以上两种方法均存在生产效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种复合隔膜一次成型设备。

本发明的另一个目的是提供一种复合隔膜一次成型的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种复合隔膜一次成型设备，包括沿隔膜走向依次设置的第一真空辊、第一辊涂头、第二真空辊、第二辊涂头以及第三真空辊，其中：

所述第一真空辊、第二真空辊以及第三真空辊上分别连接有一抽风机，所述第一辊涂头上连接有第一供液装置，所述第二辊涂头上通过管道连接有第二供液装置；

隔膜在经过所述第一真空辊、第一辊涂头、第二真空辊时形成钝角，隔膜在经过第二真空辊、第二辊涂头以及第三真空辊时形成钝角。

在上述技术方案中，所述第一真空辊、第一辊涂头、第二真空辊、第二辊涂头以及第三真空辊从低到高依次排布。

本发明的另一方面，还包括一种基于所述复合隔膜一次成型设备的复合隔膜成型方法，包括以下步骤：

步骤1，基材通过第一真空辊，进行张力隔断，然后通过第一真空辊和第二真空辊，保证基材在该段区域内张力保持稳定，通过第一辊涂头在基材的表面涂布第一浆液，第一供液装置给第一辊涂头供给第一浆液。

步骤2，通过第二真空辊以及第三真空辊，保证涂布有第一浆液的基材，在该区域内张力保持稳定，通过第二辊涂头，将第二浆液涂布到涂布有第一浆液的基材表面，第二供液装置给第二辊涂头供给第二浆液；

步骤3，步骤2得到的产品继续向后流转和烘干并收取。

在上述技术方案中，所述基材为包含有PP和/或PE的基材。

在上述技术方案中，所述第一浆液为包含有陶瓷氧化铝或者勃姆石的浆料。

在上述技术方案中，所述第二浆液为包含有PVDF的浆料。

在上述技术方案中，所述第一浆液通过以下步骤制备：将陶瓷氧化铝或者勃姆石、溶剂、分散剂经过第一次搅拌，形成溶液，然后经过高速分散或者研磨机研磨，加入CMC、胶黏剂、润湿剂，再经过第二次搅拌形成第一浆液。

在上述技术方案中，第一次搅拌的搅拌速度为800-1300r/min，搅拌时间为30±5min，高速分散的速度为2000-3000r/min，时间为60±5min，研磨机研磨时进料压力≥0.2Mpa，第二次搅拌的速度为800-1300r/min，搅拌时间为60±5min。

在上述技术方案中，所述第一浆液中包括不超过45％的陶瓷氧化铝或者勃姆石，0.5％～5％的CMC溶液，0.05％～10％的粘结剂，0.05％～2.0％的润湿剂，0.05％～1.0％分散剂，余下为溶剂，所述溶剂为水或异丙醇。

在上述技术方案中，所述第二浆液通过以下步骤制备：将PVDF、溶剂、分散剂经过第一次搅拌，形成溶液，然后经过高速分散或者研磨机研磨，加入CMC、胶黏剂、润湿剂，再经过第二次搅拌形成第二浆液。

在上述技术方案中，第一次搅拌的搅拌速度为800-1300r/min，搅拌时间为40±5min，高速分散的速度为2000-3000r/min，时间为60±5min，研磨机研磨时进料压力≥0.2Mpa，第二次搅拌的速度为800-1300r/min，搅拌时间为60±5min。

在上述技术方案中，所述第二浆液中包括不超过15％的PVDF颗粒，0.5％～3.5％的CMC溶液，1％～10％的粘结剂，0.05％～4％的润湿剂，0.05％～3％的分散剂，余下为溶剂，所述溶剂为水或异丙醇。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过本发明的一次成型设备，复合涂层可以一次成型，减少设备和人员的投入，从而降低产品成本，增加产品竞争力。

2、通过本发明的制备方法，可以提高电池吸液保液率，利用一次成型可以使得PVDF镶嵌在陶瓷表面或者中间，PVDF很好的和电池极片粘结，固定隔膜和极片，使陶瓷提高本身的吸液保液率，从而进一步提高电池质量和电池使用寿命。

附图说明

图1是一次成型设备的俯视图。

图2是一次成型设备的侧视图。

图3是利用本发明的制备方法得到的隔膜在放大1000倍SEM下实际图片情况。

图4是利用本发明的制备方法得到的隔膜在放大3000倍SEM下实际图片情况。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-2所示，一种复合隔膜一次成型设备，包括沿隔膜走向依次设置的第一真空辊1、第一辊涂头3、第二真空辊5、第二辊涂头6以及第三真空辊7(低到高依次排布)，其中：

所述第一真空辊1、第二真空辊5以及第三真空辊7上均通过管道连接有一抽风机8，所述第一辊涂头3上通过管道连接有第一供液装置2，所述第二辊涂头6上通过管道连接有第二供液装置4；

隔膜在经过所述第一真空辊1、第一辊涂头3、第二真空辊5时形成钝角，隔膜在经过第二真空辊5、第二辊涂头6以及第三真空辊7时形成钝角。

实施例2

首先对勃姆石浆液、氧化铝浆液组分进行定义：

勃姆石浆液通过以下步骤制备：勃姆石(y-AIOOH)、离子水、分散剂经过第一次搅拌，形成溶液，第一次搅拌时间为30±5min，搅拌速度为1200±10r/min，然后经过高速分散，高速分散的速度为2000r/min，时间为30±5min，再依次加入CMC、胶黏剂、润湿剂，再经过第二次搅拌搅拌，第二次搅拌时间为30±5min，搅拌速度为1200±10r/min，形成勃姆石溶液。

氧化铝浆液通过以下步骤制备：勃姆石(Al

PVDF浆料通过以下步骤制备：

将PVDF、溶剂、分散剂经过第一次搅拌形成溶液，第一次搅拌的搅拌速度为1200r/min，搅拌时间为30±5min，然后经过高速分散，高速分散的速度为2000r/min，时间为30±5min，加入CMC、胶黏剂、润湿剂，再经过第二次搅拌形成第二浆液，第二次搅拌的速度为1200±10r/min，搅拌时间为30±5min。

所述复合隔膜一次成型设备的工作方法包括以下步骤：

步骤1，基材(PP/PE)通过第一真空辊1，进行张力隔断，给基材一个张力的情况，然后通过第一真空辊1和第二真空辊5，保证基材在该段区域内张力保持稳定，通过第一辊涂头3在基材(PP/PE)的表面涂布氧化铝浆液(Al

步骤2，通过第二真空辊5以及第三真空辊7，保证涂布有氧化铝浆液(Al

步骤3，步骤2得到的产品继续向后流转和烘干并收取。

实施例3

在实施例1的基础上，进行进一步说明。

所述步骤1的第一供液装置2供给的浆液包括：40％的氧化物陶瓷颗粒，2.3％的CMC溶液，3.5％的粘结剂，1％的润湿和1％的分散剂，余下为溶剂(溶剂可以为纯水、异丙醇等)；

所述步骤2的第二供液装置4供给的浆液包括：15％的PVDF颗粒，2％的CMC溶液，4％的粘结剂，1％的润湿和0.5％分散剂，余下为溶剂(溶剂可以为纯水、异丙醇等)；

利用本实施例得到的隔膜在放大1000倍、3000倍SEM下实际图片情况如图3和图4所示，本图可以看出，制备出来的产品，氧化铝或者勃姆石做为底涂产品，表面在涂一层PVDF，可以达到客户需求。

本实施例得到的隔膜的吸液保液率比正常的产品提高2％左右。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。