一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法，陶瓷浆料是由无机绝缘体16份、水性粘结剂LA133 30?40份、分散剂3份和水50?100份制备而成。先将无机绝缘体、分散剂和水按配比加入球磨机中进行球磨3?10小时，再加入水性粘结剂LA133，继续球磨分散2?5小时，得陶瓷浆料；最后使用涂覆机将陶瓷浆料均匀涂覆在基膜表面，然后经烘干得锂离子电池隔膜。本发明将水性粘结剂LA133用于陶瓷浆料中，只需简单地球磨即可，并可将所得的陶瓷浆料能直接涂覆在锂离子电池隔膜表面，其附着性，并增强了锂离子电池隔膜的安全性能。
【专利说明】一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]隔膜是锂离子电池中必不可少的重要组成部分，一方面隔离正、负极极片以避免之间发生接触短路，另一方面是允许锂离子在电池充放电的过程中自由的穿梭以满足电能的储存和释放。锂电池隔膜优劣对锂电池性能影响很大，如电池内阻、放电容量、循环寿命以及电池安全性能的好坏。一般情况下，隔膜的厚度越薄、孔隙率越高，电池的内阻越小，高倍率放电性能也就越好。另外，隔膜的闭孔温度和破膜温度对于电池的安全性能影响很大，一般会选择闭孔温度低，破膜温度高的隔膜，这样的电池的安全性能更好，且电池的应用范围更广。
[0005]随着三元电池的推广以及磷酸铁锂电池能量密度的提升需求，陶瓷隔膜代替普通隔膜是未来高能量和高功率的大电池的必然选择，也是市场和科技的综合需要，掌握陶瓷浆料制备技术、隔膜涂覆技术对于提升自主研发锂离子电池的整体竞争力、对完善产业链结构具有重要的作用。
[0006]目前市场上用的陶瓷隔膜是氧化铝附着在基膜上，用以增强基膜的耐高温性能。为了增强陶瓷材料和基膜的附着效果，一般会在陶瓷浆料中加入一些有机粘结剂，如聚氨酯、胶黏剂，这些有机粘结剂需要借助有机溶剂进行分散，且在涂覆烘干工艺中会挥发，同时还会增加生产污染、增加了陶瓷隔膜的成本，也不利于陶瓷隔膜在锂离子电池中普及应用。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明为提升陶瓷浆料和基膜之间的附着能力，提供了一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料及含该陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法。
[0009]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
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:
无机绝缘体16份
水性粘结剂LA13330-40份分散剂3份
水50-100份。
[0010]进一步方案，所述无机绝缘体为勃姆石、氧化铝或氮化硼。
[0011]进一步方案，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)或多元醇。
[0012]本发明的另一个发明目的是提供含上述陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法，其步骤如下:
(1)将无机绝缘体、分散剂和水按配比加入球磨机中进行球磨3-10小时，得分散液；
(2)向分散液中加入水性粘结剂LA133，继续球磨分散2-5小时，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，然后经烘干得锂离子电池隔膜。
[0013]进一步方案，所述球磨机的温度为10-45°C，球磨机功率为200-1500W。
[0014]进一步方案，所述涂覆机的涂覆速度为20-50米/分钟，烘干的温度为60-80°C。
[0015]进一步方案，所述基膜上涂覆的陶瓷浆料层的厚度为1_4μπι，陶瓷浆料层的面密度为13-14克/平方米。
[0016]进一步方案，所述基膜为PP或PE。
[0017]本发明中水性粘结剂LAl33是现有成品的，可市购，其结构为-[-R1-R2-CH2—CH(CN)]n-，其能很好的分散在水中，与勃姆石等无机绝缘体和PVP很好的混合在一起，进而借助涂覆机器设备涂覆在基膜PP或者PE表面。
[0018]水性粘结剂LA133是采用无皂乳液技术合成的，故在合成过程中因不需要添加乳化剂和增稠剂，也不存在其他杂质阳离子;通过电化学实验也证明LA133在2-8.5V电压范围内有很好的化学惰性，所以将其加入到锂离子电池隔膜中不会影响锂离子电池的性能。所以本发明在制备陶瓷浆料的过程中引入LA133，不仅可以与将勃姆石等无机绝缘体很好的分散在水系溶剂中，也明显提升陶瓷浆料和基膜的附着效果，也提升了陶瓷隔膜的安全性會K。
[0019]另外，本发明的制备方法简单、可操作性很强、利于大规模的应用锂离子电池隔膜涂覆，具有很好的经济和社会效益。
[0020]本发明的有益效果在于:
(I)本发明首次将水性粘结剂LA133用于陶瓷浆料中，只需简单地球磨即可，并可将所得的陶瓷浆料能直接涂覆在锂离子电池隔膜表面，制备过程简单、低环境污染、可重复性强，有利于大规模的工业生产。
[0021](2)本发明制备的陶瓷浆料和基膜很好的附着性，并增强了锂离子电池隔膜的安全性能。
[0022](3)本方法制备的电池隔膜性能稳定，且具有耐高温、耐腐蚀、耐高电压等优良性會K。
[0023]
【附图说明】
[0024]图1为实施例1中勃姆石红外谱图。
[0025]图2为实施例1与对比例制备的陶瓷隔膜的热重谱图。
[0026]
【具体实施方式】
[0027]实施例1
将16份勃姆石、3份PVP、64份去离子水加入球磨机中，控制球磨机的温度为25°C、功率为200W，球磨10小时后加入30份水性粘结剂LA133，继续球磨5小时，得到陶瓷浆料。使用涂覆机将陶瓷浆料均匀涂覆在基膜PE表面，然后经烘干得锂离子电池隔膜;涂覆速度为40米/分钟，烘箱温度为70 °C。
[0028]本实施例用到的勃姆石的样品红外谱图如图1所示，3283和3082cm—1分别属于vas (Al)O-H 和 Vs(Al)O-H伸缩振动，2100 和 1966 cm—1 属于合频峰，1074和 1162 cm—、于勃姆石特有的3S和3as振动峰，773和640 cm—1的位置属于A106，1640 cm—1的位置属于表面吸附水的振动峰。所以从图1的FTIR表明勃姆石样品为纯相的r-A100H。
[0029]
对比例:
先将聚氨酯分散于DMF中，再加入氧化铝球磨得浆料，然后使用涂覆机将浆料涂覆的基膜PE上，烘干得电池隔膜。
[0030]将实施例1制备的陶瓷隔膜与和对比例制备的普通隔膜进行热重数据对比，具体如图2所示。从图2可以明显看出，本发明制备的陶瓷隔膜的热稳定性非常好，到300°C基本上没有发生重量变化，但是对比例普通隔膜的质量随温度的变化波动较大。
[0031]
实施例2
将16份勃姆石、3份PVP、80份去离子水加入球磨机中，控制球磨机的温度为35°C，球磨功率为600W，球磨6小时后加入40份水性粘结剂LA133，继续球磨4小时，得到陶瓷浆料。取出陶瓷浆料并在涂覆机器上完成涂覆工艺，涂覆速度为50米/分钟，烘箱温度为80°C，涂覆后的成品分切后即可用于锂离子电池卷绕。
[0032]
实施例3
将16份勃姆石、3份PVP、100份去离子水加入球磨机中，控制球磨机的温度为45°C，球磨功率为800W，球磨5小时后加入35份水性粘结剂LA133，继续球磨2小时，得到陶瓷浆料。取出陶瓷浆料并在涂覆机器上完成涂覆工艺，涂覆速度为40米/分钟，烘箱温度为70°C，涂覆后的成品分切后即可用于锂离子电池卷绕。
[0033]
实施例4
将16份氧化铝、3份PVA、50份去离子水加入球磨机中，控制球磨机的温度为10°C，球磨功率为1500W，球磨3小时后加入32份水性粘结剂LA133，继续球磨2小时，得到陶瓷浆料。取出陶瓷浆料并在涂覆机器上完成涂覆工艺，涂覆速度为20米/分钟，烘箱温度为60 °C，涂覆后的成品分切后即可用于锂离子电池卷绕。
[0034]以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
【主权项】
1.一种用于锂离子电池隔膜涂覆的陶瓷浆料，其特征在于:由以下组分按重量份制备而成: 无机绝缘体16份 水性粘结剂LA13330-40份分散剂3份 水50-100份。2.根据权利要求1所述的陶瓷浆料，其特征在于:所述无机绝缘体为勃姆石、氧化铝或氮化硼。3.根据权利要求1所述的陶瓷浆料，其特征在于:所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或多元醇。4.一种含权利要求1所述的陶瓷浆料的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于:制备步骤如下: (I)将无机绝缘体、分散剂和水按配比加入球磨机中进行球磨3-10小时，得分散液； (2 )向分散液中加入水性粘结剂LA133，继续球磨分散2-5小时，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，然后经烘干得锂离子电池隔膜。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述球磨机的温度为10-45°C，球磨机功率为 200-1500W。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述涂覆机的涂覆速度为20-50米/分钟，烘干的温度为60-80 °C。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述基膜上涂覆的陶瓷浆料层的厚度为1-4μπι，陶瓷浆料层的面密度为13-14克/平方米。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述基膜为PP或PE。
【文档编号】H01M2/16GK105845870SQ201610233723
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】陈成, 张江伟, 陈政伦
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司