一种改性聚乙烯醇的制备方法、改性聚乙烯醇、锂电池隔膜以及锂电池隔膜制备方法与流程

本发明涉及隔膜制备，尤其是一种改性聚乙烯醇的制备方法、改性聚乙烯醇、锂电池隔膜以及锂电池隔膜制备方法。

背景技术：

1、锂电池在现代电子设备、电动汽车和储能系统中的应用越来越广泛，其安全性和性能直接受到隔膜材料的影响。

2、目前市场上常见的锂电池隔膜主要采用聚烯烃材料，如聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)，通过湿法或干法工艺制备。这些传统隔膜具有一定的机械强度和化学稳定性，但在高温环境下性能较差，容易引发热失控，存在安全隐患。

3、为了改善隔膜的热稳定性和电化学性能，研究人员开发了多种涂层技术。其中，含氟聚合物涂层因其优异的化学稳定性和电绝缘性而受到关注，例如：专利cn108963165b，为了保证高粘接性能需要提高pvdf含量，然而高含量的pvdf会降低隔膜透气性，增加电池内阻。

4、为了保证良好的透气性降低pvdf含量，同时又会影响隔膜浸润性。因此需要引入其他聚合物来改善隔膜性能，例如：专利cn110048057a，将pvdf和pmma分别制成乳液然后混合可以解决相容性不好的问题，但此方法工序复杂，另外含氟材料价格昂贵且对环境有害，不符合环保要求。

5、现有技术中，非氟涂层的研究和应用相对较少，例如：专利cn112038549a，使用交联pmma微球，这种方法性能改善有限，且交联度高会严重影响隔膜的粘接性。专利cn117304847a，尽管进行了多组分调控，然而要实现低溶胀还是需要pmma的交联，需要pvdf来提供额外的粘接性。

6、总之，现有技术的隔膜涂层技术关注于单一材料的改进，缺乏综合性能的提升。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供改性聚乙烯醇的制备方法、改性聚乙烯醇、锂电池隔膜以及锂电池隔膜制备方法，本发明的锂电池隔膜，具有较好的粘接性、耐热性以及化学稳定性，减小环境污染，综合性能较好。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将乙酸乙烯酯和丙烯磺酸或丙烯酸共混；

4、s2、通过自由基聚合反应得到无规共聚物；

5、s3、将得到的无规共聚物通过醇解后得到改性聚乙烯醇。

6、进一步地，设聚乙酸乙烯酯为a单元，设聚乙烯醇为b单元，设聚丙烯磺酸或聚丙烯酸为c单元，在步骤s2中，包括以下步骤：

7、s21、在所述乙酸乙烯酯中加入引发剂，控制聚合温度与时间形成低分子量的a单元；

8、s22、分批滴加丙烯磺酸或丙烯酸和引发剂，形成n≤10的c单元；

9、s23、继续反应，得到无规共聚物～aca～。

10、进一步地，在步骤s3中，无规共聚物～aca～醇解后为共聚物～bcb～。

11、进一步地，共聚物～bcb～的分子量为5万-20万。

12、进一步地，在步骤s1中，将乙酸乙烯酯和丙烯磺酸或丙烯酸共混，形成混合物，其中，丙烯磺酸或丙烯酸的摩尔百分比为10％-20％。

13、进一步地，改性聚乙烯醇的改性度为10％-20％。

14、本发明还提供一种改性聚乙烯醇，通过上述的改性聚乙烯醇的制备方法制备而成。

15、本发明还提供一种锂电池隔膜，包括：基膜和涂层，所述涂层设置在基膜的至少一侧表面上，所述涂层原料组分包括：聚甲基丙烯酸甲酯、上述改性聚乙烯醇、陶瓷颗粒以及添加剂。

16、本发明还提供一种锂电池隔膜的制备方法，制备上述锂电池隔膜，包括以下步骤：

17、sa、将聚甲基丙烯酸甲酯和改性聚乙烯醇混合，在室温条件下溶解在乙醇中，搅拌后加入一定量陶瓷颗粒，并继续搅拌加入添加剂，继续搅拌后得到涂覆浆料；

18、sb、将浆料均匀地涂覆在基膜的一侧表面或两侧表面上，烘干后，得到锂电池隔膜，其中，浆料烘干后形成为涂层。

19、进一步地，在步骤sa中，将聚甲基丙烯酸甲酯和改性聚乙烯醇混合，形成混合物，其中，聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分比为60％-80％，改性聚乙烯醇为余量。

20、进一步地，陶瓷粒径为0.1-1.5um，占涂层总质量的30％-40％。

21、进一步地，添加剂小于或等于涂层总质量的5％，所述添加剂包括：表面活性剂、润湿剂、消泡剂以及ph调节剂，所述表面活性剂、润湿剂、消泡剂以及ph调节剂均为市售，添加比例为(1％-10％)：(50％-80％)：(1％-10％)：(5％-20％)。

22、本发明的有益效果为：本发明设计合理，具有以下优点：

23、(1)、本发明的改性聚乙烯醇的制备方法以及制备出的改性聚乙烯醇，聚乙烯醇结构比较规整，尽管存在大量的-oh，水溶性好，然而，结晶度太高，溶解性很差，通过磺酸基/羧基进行改性，聚乙烯醇经过磺酸基/羧基改性，由于磺酸/羧酸水溶性很好可以明显改善聚乙烯醇的溶解性，在此同时，磺酸基团/羧酸基团的电离解性使聚乙烯醇在溶液中能带上静电，可以改善涂层的分散性，改善隔膜堵孔现象，显著提高了锂电池的安全性和使用寿命。

24、(2)、本发明锂电池隔膜以及锂电池隔膜制备方法，隔膜涂层由聚甲基丙烯酸甲酯和改性聚乙烯醇组成，通过优化非氟高分子材料的组成与配比并引入陶瓷材料，提高隔膜的粘接性、耐热性以及化学稳定性，减小环境污染，综合性能较好。

技术特征：

1.一种改性聚乙烯醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的改性聚乙烯醇的制备方法，其特征在于，设聚乙酸乙烯酯为a单元，设聚乙烯醇为b单元，设聚丙烯磺酸或聚丙烯酸为c单元，在步骤s2中，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的改性聚乙烯醇的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，无规共聚物～aca～醇解后为共聚物～bcb～。

4.如权利要求3所述的改性聚乙烯醇的制备方法，其特征在于，共聚物～bcb～的分子量为5万-20万。

5.如权利要求1所述的改性聚乙烯醇的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，将乙酸乙烯酯和丙烯磺酸或丙烯酸共混，形成混合物，其中，丙烯磺酸或丙烯酸的摩尔百分比为10％-20％。

6.如权利要求1所述的改性聚乙烯醇的制备方法，其特征在于，改性聚乙烯醇的改性度为10％-20％。

7.一种改性聚乙烯醇，其特征在于，通过权利要求1-6任一项所述的改性聚乙烯醇的制备方法制备而成。

8.一种锂电池隔膜，其特征在于，包括：基膜和涂层，所述涂层设置在基膜的至少一侧表面上，所述涂层原料组分包括：聚甲基丙烯酸甲酯、如权利要求7所述的改性聚乙烯醇、陶瓷颗粒以及添加剂。

9.一种锂电池隔膜的制备方法，制备如权利要求8所述的锂电池隔膜，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤sa中，将聚甲基丙烯酸甲酯和改性聚乙烯醇混合，形成混合物，其中，聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分比为60％-80％，改性聚乙烯醇为余量。

11.如权利要求9所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，陶瓷粒径为0.1-1.5um，占涂层总质量的30％-40％。

12.如权利要求9所述的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，添加剂小于或等于涂层总质量的5％，所述添加剂包括：表面活性剂、润湿剂、消泡剂以及ph调节剂，所述表面活性剂、润湿剂、消泡剂以及ph调节剂均为市售，添加比例为(1％-10％)：(50％-80％)：(1％-10％)：(5％-20％)。

技术总结
本发明涉及隔膜制备技术领域，尤其是一种改性聚乙烯醇的制备方法、改性聚乙烯醇、锂电池隔膜以及锂电池隔膜制备方法，包括以下步骤：S1、将乙酸乙烯酯和丙烯磺酸或丙烯酸共混；S2、通过自由基聚合反应得到无规共聚物；S3、将得到的无规共聚物通过醇解后得到改性聚乙烯醇。本发明的改性聚乙烯醇改善涂层的分散性，改善隔膜堵孔现象，显著提高了锂电池的安全性和使用寿命；本发明的锂电池隔膜，提高隔膜的粘接性、耐热性以及化学稳定性，减小环境污染，综合性能较好。

技术研发人员：李娜,戴静闻,王晓明,杨浩田
受保护的技术使用者：江苏卓高新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5