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·1322· 精细化工 FINE CHEMICALS
解质溶液亲和性差，而隔膜的吸液与保液能力强弱
对电池的充放电、循环使用寿命有着密切的相关性。
低温充电和大倍率充电等导致负极出现锂枝晶，锂
枝晶可能会穿透聚烯烃隔膜，引起正负极短路
开发一种高安全、高强度、高耐温的隔膜将成为锂
电隔膜发展的趋势。在聚烯烃隔膜表面涂覆一层陶
瓷涂层，可以改善聚烯烃隔膜的热稳定性和对电解
液的浸润性 [8-11] 。
目前，陶瓷涂覆层中所用的无机材料有二氧化
硅 [12] 、硫酸钡 [13] 、氧化铝 [14] 、勃姆石 [15] 等。氧化铝
具有很高的热稳定性及化学惰性，不会堵塞隔膜孔
径，比表面积小于二氧化硅，成本低于勃姆石。粘
结剂有油溶性粘结剂和水性粘结剂，油溶性粘结剂
主要有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） [16-17] 、聚偏氟
乙烯（PVDF） [18] 、聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-
HFP） [19] 、聚酰亚胺（PI） [20] 等。水性粘结剂主要
有聚乙烯醇（PVA） [21] 、聚丙烯酸（PAA）
苯乳液（SBR） [23] 等。油溶性粘结剂需要溶解在 N-
甲基吡咯烷酮、丙酮等溶剂中，容易造成环境污染，
涂布环境密封，使得能耗与回收费用大，生产成本
高。水性粘结剂的涂布过程流畅，烘干温度≤80 ℃，
降低了对涂布设备的要求，水性粘结剂更加环保。
本文以 Al 2 O 3 为无机材料，水性丙烯酸酯乳液
作为粘结剂，结合无机物良好的热稳定性和有机物
的柔性，研究了涂覆 PE 隔膜的浸润性、亲液性、
热稳定性和电化学性能，以期改善 PE 隔膜的浸润
性和热稳定性。
1 实验部分
1.1 原料与仪器
PE 隔膜，沧州明珠股份有限公司；羧甲基纤维
素钠（CMC）、十二烷基硫酸钠（SDS）、碳酸氢钠
（NaHCO 3 ）、过硫酸铵（APS），AR，上海阿拉丁
生化科技股份有限公司；氧化铝（平均粒径为
0.6 μm），工业品，山东国瓷功能材料股份有限公司；
丙烯酸酯乳液，自制；氟改性聚醚聚硅氧烷，工业
品，广东标美硅氟新材料有限公司；碳酸二甲酯
（DMC）、乙基甲基碳酸酯（EMC）、碳酸乙烯酯
（EC）、六氟磷酸锂（LiPF 6 ），工业品，广州天赐高
新材料股份有限公司；甲基丙烯酸（MAA）、甲基
丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA），工业品，
南京瑞固聚合物有限公司。
S-3400N SEM，日本日立公司；EasyDrop 视频
光学接触角测量仪，德国 Kruss 公司；SFZL-A1 表
面张力仪，上海盈诺精密仪器有限公司；CT2001A
电池测试系统，武汉市蓝电电子股份有限公司；
Autolab 302 电化学工作站，瑞士万通中国有限公司。
第 36 卷
1.2 涂覆 PE 隔膜的制备
丙烯酸酯乳液制备：在三口烧瓶中加入 6 g
（0.021 mol）SDS、400 g（22.204 mol）去离子水，
[6-7] 。 加热搅拌，当反应釜内温度达到 80 ℃时，分别恒速
滴加 80 g（0.799 mol）MMA、240 g（1.873 mol）
BA、10 g（0.116 mol）MAA 的混合单体和 2 g
（0.009 mol）APS、2 g（0.024 mol）NaHCO 3 、100 g
去离子水的混合液，滴加时间 120 min，滴加完毕继
续保温 60 min，冷却，过滤出料。
浆料配制及涂布：在球磨机中加入 74 g 氧化铝、
120 g 去离子水、1 g CMC，球磨 60 min，加入 8 g
丙烯酸酯乳液，搅拌均匀，制得陶瓷浆料，加入占
陶瓷浆料质量 0.05%~0.20%的氟改性聚醚聚硅氧
烷，然后采用微凹版涂布机将陶瓷浆料均匀地涂覆
在 12 μm 厚的 PE 隔膜单侧，涂覆厚度控制在 4 μm。
[22] 、丁 1.3 测试表征
热收缩性能：将隔膜剪裁成边长为 10 cm×10 cm
的正方形，放入两张纸间，外夹两片玻璃板，放入
高温实验箱 1 h，计算横向（TD）、纵向（MD）热
收缩率，按下式计算：
热收缩率/%= L  L 2 ×100 （1）
1
L 1
式中：L 1 、L 2 分别为放入高温实验箱前后隔膜尺寸，
cm。测试 3 次取平均值。
浸润性：将隔膜浸入电解液中 2 h，吸液率按下
式计算：
m  m
吸液率/% = 2 1 ×100 （2）
m 1
式中：m 1 、m 2 分别为吸液前后的质量，g。
电化学性能测试：隔膜分别为 PE 隔膜和涂布
PE 隔膜，正极为磷酸铁锂，负极为锂片，电解液为
1 mol/L LiPF 6 /DMC+EMC+EC ， V （ DMC ）∶ V
（EMC）∶V（EC）=1∶1∶1，在手套箱中制成扣
式半电池，循环性能测试所用充放电电流密度为 1
C，循环 200 次，倍率性能测试所用充放电电流密
度分别为 0.2、0.5、1、2 C，交流阻抗谱测试频率
为 0~100 Hz，线性伏安曲线扫描 3 次。
2 结果与讨论
2.1 陶瓷浆料的表面张力与接触角
PE 的表面能低、极性小、润湿性差且具有一定
结晶度，不易与水性浆料直接粘附，使用含氟表面
活性剂具有良好的润湿效果。加入不同用量含氟表
面活性剂的陶瓷浆料的表面张力和接触角变化，如
图 1、2 所示。