一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜的制作方法

本发明涉及陶瓷涂覆隔膜技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜。

背景技术：

由于现在面临严重的环境污染和能源短缺问题，锂离子电池因具有高能量密度、无记忆效应和较长的循环寿命等特点而被得到高度重视，锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成，而隔膜在其中起到了防止正负极材料接触而发生短路的作用，同时隔膜中的微孔结构能够使电解液中的锂离子在正负极之间自由穿越，从而实现离子传导的作用，陶瓷材料是一种耐热性能较好的无机材料，将陶瓷颗粒涂覆在聚烯烃隔膜表面，陶瓷材料能够很好地解决聚烯烃隔膜耐热性较差的问题，较大程度地减小电池隔膜的收缩变形，从而提高电池的安全性能；另一方面，由于陶瓷涂覆隔膜与电解液和正负极材料有良好的浸润和吸液保液的能力，能够大幅度提高电池的使用寿命，由于纤维素类化合物具有较强的亲水性，因此，含有纤维素类化合物的陶瓷涂覆隔膜的含水量较高，对后期组装的锂离子电池的性能有较大影响，而且现有的膜整体的热收缩、穿刺、中和游离的hf和吸液、保液能力都不能实现最优，取决于膜中添加的纳米粒子的特性。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜。

本发明提出的一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜，包括微孔膜和陶瓷涂层，所述陶瓷涂层包括有基层和耐腐蚀层，且基层底部外壁粘接有第一耐腐蚀层，基层顶部外壁粘接有防氧化层，所述防氧化层顶部外壁粘接在微孔膜底部外壁上，且微孔膜包括有纳米al2o3层、纳米高纯氧化铝层和耐性有机溶剂层，纳米高纯氧化铝层位于纳米al2o3层和耐性有机溶剂层相对一侧内壁之间，所述微孔膜顶部外壁粘接有维持形态层，且维持形态层顶部外壁粘接有分子筛选膜，分子筛选膜顶部外壁粘接有第二耐腐蚀层，所述基层、防氧化层、微孔膜和维持形态层顶部外壁均开有通孔，且通孔内壁插接有分子通过微孔通道。

优选地，所述陶瓷涂层由水和基料构成，且水的含量为45%-65%，基料的含量为35%-55%。

优选地，所述基料包括有勃姆石粉料、水性润湿剂、水性胶黏剂和水性分散剂，且勃姆石粉料的含量为69%-94%，水性润湿剂和水性胶黏剂的含量均为2%-14%，水性分散剂的含量为2%-3%。

优选地，所述勃姆石粉料为菱形片状结构，且勃姆石粉料的粒径d50为0.5-1.8μm、比表面积bet为5.2-14.5m2/g的部分为勃姆石粉料体总质量的85％-90％。

优选地，所述水性润湿剂包括有丁基萘磺酸钠、异丙基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和烷基硫酸钠，且丁基萘磺酸钠、异丙基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和烷基硫酸钠的含量均为20%。

优选地，所述水性胶黏剂包括有聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚偏氟乙烯、丁苯乳胶和苯丙乳胶，且聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚偏氟乙烯、丁苯乳胶和苯丙乳胶含量均为20%。

优选地，所述水性分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、六偏磷酸钠和聚丙烯酸，且聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、六偏磷酸钠和聚丙烯酸的含量均为20%。

优选地，所述微孔膜为聚二甲酸乙二酯层和聚烯烃共聚物层的三层复合膜，所述三层复合微孔膜复合结构为聚二甲酸乙二酯层、聚烯烃共聚物层和聚二甲酸乙二酯层等距间隔分布。

优选地，所述分子通过微孔通道为树状结构，且分子通过微孔通道的输入端插接在维持形态层内部。

优选地，所述陶瓷涂层厚度为2.5-3.5μm，且微孔膜厚度为18-24μm，孔隙率为42%-52%。

本发明中，本发明制备的水性陶瓷涂覆隔膜中通过用树状的分子通过微孔通道替代传统的通道，可以多点分子汇流，帮助充放电分子移动更加迅速，用纳米al2o3层和纳米高纯氧化铝层组合提高膜整体的热收缩、穿刺、中和游离的hf和吸液、保液能力，用基层和耐腐蚀层减少含水量高的纤维素类化合物对的陶瓷涂覆隔膜影响，本发明制备的水性陶瓷涂覆隔膜中未使用纤维素类化合物作为增稠剂，因此，所引入的亲水性基团明显减少，故而陶瓷隔膜的含水量较低最低达到287-289，比一般的锂离子电池隔膜低一半以上，有利于提高锂电池的电循环寿命及使用安全性。

附图说明

图1为本发明提出的一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜的结构剖面图；

图2为本发明提出的一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜在锂电池中的工作原理图。

图中：1第一耐腐蚀层、2基层、3防氧化层、4维持形态层、5分子筛选膜、6第二耐腐蚀膜、7分子通过微孔通道、8纳米al2o3层、9纳米高纯氧化铝层、10耐性有机溶剂层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1和图2，一种锂离子电池用水性陶瓷涂覆隔膜，包括微孔膜和陶瓷涂层，陶瓷涂层包括有基层2和耐腐蚀层，且基层2底部外壁粘接有第一耐腐蚀层1，基层2顶部外壁粘接有防氧化层3，防氧化层3顶部外壁粘接在微孔膜底部外壁上，且微孔膜包括有纳米al2o3层8、纳米高纯氧化铝层9和耐性有机溶剂层10，纳米高纯氧化铝层9位于纳米al2o3层8和耐性有机溶剂层10相对一侧内壁之间，微孔膜顶部外壁粘接有维持形态层4，且维持形态层4顶部外壁粘接有分子筛选膜5，分子筛选膜5顶部外壁粘接有第二耐腐蚀层6，基层2、防氧化层3、微孔膜和维持形态层4顶部外壁均开有通孔，且通孔内壁插接有分子通过微孔通道7。

本发明中，陶瓷涂层由水和基料构成，且水的含量为45%-65%，基料的含量为35%-55%，基料包括有勃姆石粉料、水性润湿剂、水性胶黏剂和水性分散剂，且勃姆石粉料的含量为69%-94%，水性润湿剂和水性胶黏剂的含量均为2%-14%，水性分散剂的含量为2%-3%，勃姆石粉料为菱形片状结构，且勃姆石粉料的粒径d50为0.5-1.8μm、比表面积bet为5.2-14.5m2/g的部分为勃姆石粉料体总质量的85％-90％，水性润湿剂包括有丁基萘磺酸钠、异丙基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和烷基硫酸钠，且丁基萘磺酸钠、异丙基萘磺酸钠、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和烷基硫酸钠的含量均为20%，水性胶黏剂包括有聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚偏氟乙烯、丁苯乳胶和苯丙乳胶，且聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚偏氟乙烯、丁苯乳胶和苯丙乳胶含量均为20%，水性分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、六偏磷酸钠和聚丙烯酸，且聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、六偏磷酸钠和聚丙烯酸的含量均为20%，微孔膜为聚二甲酸乙二酯层和聚烯烃共聚物层的三层复合膜，三层复合微孔膜复合结构为聚二甲酸乙二酯层、聚烯烃共聚物层和聚二甲酸乙二酯层等距间隔分布，分子通过微孔通道7为树状结构，且分子通过微孔通道7的输入端插接在维持形态层4内部，陶瓷涂层厚度为2.5-3.5μm，且微孔膜厚度为18-24μm，孔隙率为42%-52%。

本水性陶瓷涂覆隔膜，第一耐腐蚀层1在正极licoo2一侧，第二耐腐蚀层6位于负极c一侧，当充电时，分子通过分子筛选膜5之后，留取交换分子，分子通过分子通过微孔通道7汇流在微孔膜上，透过微孔膜可以进行锂离子交换，然后在陶瓷涂层表面吸附，再到达负极，当放电时，分子的交换过程为逆向，分子通过方向为逆向，锂离子通过第二耐腐蚀层6到达防氧化层3，可以接触到微孔膜底部的分子通过微孔通道7末端，末端汇聚大量锂离子，可以在首端进行电子的迁移，纳米al2o3层8和纳米高纯氧化铝层9表面的氧化层使其无法交换电子，防氧化层3避免电子在纳米al2o3层8和纳米高纯氧化铝层9表面吸附。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。