一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该浆料的隔膜的制备方法与流程

本发明属于锂离子电池技术领域，具体是一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该浆料的隔膜的制备方法。

背景技术：

在锂电池中，隔膜的主要功能是保持正极和负极隔开，以防止短路，同时允许离子的快速转移，是锂离子电池中较为重要的组成。隔膜的性能会直接影响电池的特性，如电池的容量、内阻、倍率、循环和自放电等性能。目前锂离子电池隔膜的材料通常为聚烯烃类材料，其耐热性较差，当电池温度达到隔膜的熔断温度时，隔膜发生熔断，正负极就会直接接触而产生内短路。虽然有了安全性更高的多层复合隔膜，但还是不能满足动力电池对隔膜安全性的要求。

为了改善隔膜的热稳定性，目前采用的方法是在基膜上涂覆由无机绝缘体和粘结剂组成的活性层，由于无机活性层较高的稳定性和较好的机械性能，较大的提高了电池的安全性能。但目前市场上市售的陶瓷浆料硬度较大，涂覆时对加工辊的磨损较大，且涂覆后的陶瓷隔膜含水量较大，易吸水，对存储条件要求较高，在电芯制作工艺中烘烤工序周期长。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该浆料的隔膜的制备方法，在保障锂离子电池安全性的基础上降低陶瓷隔膜含水量，缩短电芯制作工艺的时间。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料，由以下组分按重量份制备而成：

进一步方案，所述无机绝缘体为软水铝石。

进一步方案，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐共聚溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、聚乙烯醇溶液中的一种或者几种。

进一步方案，所述粘结剂为水性聚丙酸改性树脂、聚乙烯醇、丙烯腈多元共聚物的水分散液的一种或者几种。

进一步方案，所述表面活性剂为聚醚改性有机硅类、非离子氟碳类、阴离子氟碳表面活性剂中的一种或者几种。

进一步方案，所述防沉剂为合成层状硅酸盐类溶液、羟甲基纤维素钠溶液中的至少一种。

本发明的另一个目的在于提供含上述陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机绝缘体、分散剂、防沉剂和去离子水按照配比加入分散机中进行高速分散3-5小时，得分散液；

(2)向步骤(1)分散液中加入粘结剂、表面活性剂，在分散机中低速分散1-3小时，过200目筛网，得陶瓷浆料；

(3)使用涂覆机将陶瓷浆料均匀涂覆在基膜表面，烘干后得到锂离子电池隔膜。

进一步方案，所述涂覆机的涂覆速度为15-60米/分钟，烘干温度为60-75℃。

进一步方案，所述基膜上涂覆的陶瓷浆料涂层的厚度为1-4μm。

进一步方案，所述基膜为pp膜、pe膜或者二者的单层、多层复合膜。

本发明的有益效果：

(1)本发明制备的陶瓷浆料中所用材料均为水性物质，从改变浆料中的粉体种类进行，从易吸水三氧化二铝粉体变成不易吸水的软水铝石，调试浆料配方至最佳，且合浆工艺简单、用量较小、制备过程简单、低环境污染、可重复性强；

(2)本发明制备的陶瓷浆料硬度小，对涂覆辊的磨损小，具有较好可涂覆性能和较强的可加工性能；

(3)本发明制备的陶瓷浆料涂覆后的电池隔膜性能稳定，具有很好降低基膜的热收缩率、提高对电解液的吸液和保液性能、且含水量较低，可以缩短电芯的烘烤时间，不易吸水，利于电池的制作，改善电池循环性能。

附图说明

图1是本发明实施例1制备得到的陶瓷隔膜与基膜的热重谱图。

图2是实施例制备得到的陶瓷隔膜的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

将20份软水铝石、0.2份聚丙烯酸铵盐共聚溶液、0.5份合成层状硅酸盐类溶液和60份去离子水加入分散机中，控制分散机温度为25℃、功率为1800w，分散3个小时，然后加入10份水性聚丙酸改性树脂至分散机中、0.3份聚醚改性有机硅表面活性剂，保持分散机的温度为25℃、功率为600w，继续分散1个小时过200目筛网，得陶瓷浆料。使用涂覆机控制涂层厚度为4μm，将浆料均匀涂覆在pe基膜表面，然后烘干后得锂离子电池隔膜，控制涂覆机的速度为40米/分钟，烘箱温度为65℃。

实施例2

将32份软水铝石、3份聚乙烯醇溶液、0.3份羟甲基纤维素钠溶液和70份去离子水加入分散机中，控制分散机温度为20℃、功率为2000w，分散4个小时，然后加入13份水性丙烯腈多元共聚物、1份水性非离子氟碳类表面活性剂，保持分散机的温度为20℃、功率为500w，继续分散2小时过200目筛网，得陶瓷浆料。使用涂覆机控制涂层厚度为2μm，将陶瓷浆料均匀涂覆在pp/pe基膜表面，然后烘干后得锂离子电池隔膜，控制涂覆机的速度为15米/分钟，烘箱温度为60℃。

实施例3

将35份软水铝石、3份聚乙烯吡咯烷酮溶液、2份羟甲基纤维素钠溶液和90份去离子水加入分散机中，控制分散机温度为30℃、功率为1500w，分散5个小时，然后加入15份水性聚乙烯醇、2份水性非离子氟碳类表面活性剂，保持分散机的温度为30℃、功率为300w，继续分散3小时过200目筛网，得陶瓷浆料。使用涂覆机控制涂层厚度为1μm，将陶瓷浆料均匀涂覆在pp基膜表面，然后烘干后得锂离子电池陶瓷隔膜，控制涂覆机的速度为60米/分钟，烘箱温度为75℃。

对比例1

将20份三氧化二铝、0.2份聚丙烯酸铵盐共聚溶液、0.5份合成层状硅酸盐类溶液和60份去离子水加入分散机中，控制分散机温度为25℃、功率为1800w，分散3个小时，然后加入10份水性聚丙酸改性树脂至分散机中、0.3份聚醚改性有机硅表面活性剂，保持分散机的温度为25℃、功率为600w，继续分散1个小时过200目筛网，得陶瓷浆料。使用涂覆机控制涂层厚度为4μm，将浆料均匀涂覆在pe基膜表面，然后烘干后得锂离子电池隔膜，控制涂覆机的速度为40米/分钟，烘箱温度为65℃。

将实施例1、实施例2、实施例3和对比例1中制得的水性陶瓷浆料进行固含量、粘度、存储时间、涂层剥离强度和涂布性能的测试，结果列于表1中，测试结果表明制备得到的实施例1、2、3水性浆料不仅固含量高、粘度小、而且涂布性能好、存储周期长，且涂覆后的陶瓷隔膜水分含量较低于对比例1所涂覆的陶瓷隔膜，涂层粘附力较佳，有利于电芯烘烤工艺的加工，利于电池的制作。

表1实施例1-3及对比例的性能测试结果

将实施例1所涂覆后的陶瓷隔膜和实施例1中所用基膜进行热重测试，测试结果对比如图1所示，测试结果表明由实施例1所使用基膜随着温度的升高有较大的失重量，而由实施例1所制备的涂覆陶瓷隔膜随着温度的升高基本没有发生较大重量变化，说明由实施例1制备的陶瓷隔膜具有较好的热稳定性。

将实施例1中涂覆的陶瓷隔膜进行扫描电镜的拍摄，其表面形貌图如图2所示，sem测试结果显示陶瓷隔膜涂覆均匀，形貌均一。

以上所述仅是本发明的部分实施例，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护保护范围之内。