本发明涉及锂电池器件及锂电池材料制造技术领域，具体涉及一种利用真空磁控溅射技术在锂电池用PE隔离膜表面制备陶瓷膜的方法。
背景技术：
由于聚烯烃材料具有高强度、耐水及耐溶剂腐蚀等优异的性能，并且价格低廉，生产工艺简单，因此是作为锂离子电池隔膜理想材料。到目前为止，工业上已经大批量使用的隔膜有聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜等等。
虽然聚烯烃类材料具有许多优异的特性，但是作为锂离子电池的隔膜材料，仍然存在着许多的不足。比如说由于聚烯烃类聚合物的结晶度高且极性小，与极性高的有机溶剂电解液之间的亲和性不好，不能被电解液充分溶胀。聚烯烃材料的熔点都比较低，当电池的温度升高时，聚烯烃隔膜受热而发生收缩变形甚至隔膜熔断，给电池的安全性带来潜在的隐患，这也严重阻碍了锂离子电池作为动力电源的推广和普及。
如何在维持隔膜原有的遮断电流温度前提下，提高隔膜的熔断温度，减小隔膜热收缩率是隔离膜制造厂商亟待解决的问题。目前各厂商采取的方式是湿法涂布方式在隔离膜表面(分单面和双面)涂覆一层陶瓷涂层，主要步骤是：陶瓷浆料涂覆—烘干—辊压—成型，经涂布陶瓷的隔离膜的熔断温度、热收缩率等性能获得了明显的改善。锂电池电芯厂商在使用涂覆陶瓷涂层的PE隔膜时还发现，尽管陶瓷涂层改善了隔膜的熔断温度及热收缩性，但经过涂覆陶瓷涂层的PE隔膜，通孔率减小了10％，且陶瓷涂层在遇到电解液时容易溶解脱层，从而增大了电池的内阻，这主要是因为湿法涂覆的陶瓷涂层，厚度较难控制，最薄也只能达到3um，涂层厚度越大，影响隔膜通孔率越严重；湿法涂布是通过粘合剂剂将陶瓷层通过机械挤压与隔膜粘合，两种材料的结合力较差，所以容易出现溶解脱层现象。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种利用真空磁控溅射技术在PE隔膜表面制备陶瓷膜的方法，它通过利用真空磁控溅射镀膜技术在锂电池用PE隔离膜上沉积一层陶瓷膜，改善PE隔膜对电解液的润湿性和提高PE隔膜热稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：利用真空磁控溅射技术在PE隔膜表面制备陶瓷膜的方法，包括以下步骤：
a、将要处理的PE隔膜在净化房内分切成需要的尺寸后安装在Roll-Roll真空磁控溅射镀膜设备的放卷辊上；
b、开启Roll-Roll真空磁控溅射镀膜设备，调整设备至可镀膜工艺条件；
c、开启离子源轰击PE膜，将聚烃高分子键部分打开；
d、在聚烃分子键打开的同时，开启中频溅射阴极，利用中频磁控溅射阴极反应溅射Si靶材，形成SixNy-陶瓷材料嵌入到被打开的聚烃分子键位置；通过对磁控溅射阴极的工艺的控制，形成一层致密的陶瓷膜；
e、隔膜表面沉积陶瓷膜后，在真空状态下进行退火处理，消除陶瓷膜应力；
f、收-放卷连续溅镀；
g、整卷镀膜完成；
h、破真空；
i、取下收券辊；
j、取样检查性能；
k、包装入库。
优选的，所述步骤a中PE隔膜分切后的尺寸为：0.2-1.2m。
优选的，所述步骤b中可镀膜工艺条件为：本底真空度5x10-3Pa、工艺气氛3x10-1Pa、加热温度80-200℃、离子源功率0.2-3kw、中频磁控溅射阴极功率1-20W、镀膜速度0.1-5m/s。
优选的，所述步骤d中磁控溅射反应生成物SixNy参数：X值范围1-3；Y值范围2-4。
优选的，所述步骤e中的真空度为3x10-1-5x10-3Pa
采用上述技术后，本发明有益效果为：
1、利用真空离子源处理工艺对PE隔膜进行表面活化处理，打开聚烃分子键，保证聚烃分子与陶瓷材料分子的分子键键结合，提高膜层附着力。
2、利用中频磁控溅射阴极反应溅射SixNy，在PE隔膜表面沉积一层陶瓷膜，改善了PE隔膜对电解液的润湿性，同时也提高了PE隔膜的热稳定性，改善锂离子电池的安全性能。
3、隔膜表面沉积陶瓷膜后，在真空状态下进行退火处理，消除陶瓷膜内部应力，改善隔膜的机械性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方案，对本发明实施方案中的技术进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案仅仅是本发明一部分方案，而不是全部的实施方案。基于本发明中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本发明保护的范围。
本具体实施方式采用以下具体步骤：
a、将要处理的PE隔膜在净化房内分切成需要的尺寸后安装在Roll-Roll真空磁控溅射镀膜设备的放卷辊上；
b、开启Roll-Roll真空磁控溅射镀膜设备，调整设备至可镀膜工艺条件；
c、开启离子源轰击PE膜，并将聚烃高分子键部分打开；
d、在聚烃分子键打开的同时，开启中频溅射阴极，利用中频磁控溅射阴极反应溅射Si靶材，形成SixNy-陶瓷材料嵌入到被打开的聚烃分子键位置；通过对磁控溅射阴极的工艺的控制，形成一层致密的陶瓷膜；
e、隔膜表面沉积陶瓷膜后，在真空状态下进行退火处理，消除陶瓷膜应力；
f、收-放卷连续溅镀；
g、整卷镀膜完成；
h、破真空；
i、取下收券辊；
j、取样检查性能；
k、包装入库。
所述步骤a中PE隔膜分切后的尺寸为：1-2m；步骤b中可镀膜工艺条件为：真空度1-2MPa、工艺气氛1-2、加热温度1-2℃、离子源功率1-2W、直流磁控溅射阴极功率1-2W、镀膜速度1-2m/s；步骤d中磁控溅射阴极的工艺条件为：温度1-2℃、气氛1-2、功率1-2W；步骤e中的真空度为1-2Mpa。
步骤a中PE隔膜分切后的尺寸为：0.2-1.2m；步骤b中可镀膜工艺条件为：本底真空度5x10-3Pa、工艺气氛3x10-1Pa、加热温度80-200℃、离子源功率0.2-3kw、中频磁控溅射阴极功率1-20W、镀膜速度0.1-5m/s；步骤d中磁控溅射反应生成物SixNy参数：X值范围1-3；Y值范围2-4；所述步骤e中的真空度为3x10-1-5x10-3Pa。
本具体实施方式使用真空磁控溅射镀膜技术对锂电池用PE隔膜进行表面陶瓷化处理，在真空环境下，利用高能等离子体轰击PE膜，将聚烃高分子键部分打开，在聚烃分子键打开的同时，利用磁控溅射阴极反应溅射Si靶材，形成SixNy-陶瓷材料嵌入到被打开的聚烃分子键位置，通过对磁控溅射阴极的温度、气氛、功率等的控制，形成一层致密的陶瓷涂层，由分子键结合的陶瓷涂层，大大提高了与PE膜的结合力，通过精密控制陶瓷膜厚，最大限度地减小了对PE隔膜通孔率的影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方案，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施方案进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。