一種鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法，該陶瓷隔膜包括基材和附著在基材一面或者兩面的陶瓷涂層，所述基材為滌綸紡粘無紡布、無紡聚酯纖維布、丙綸紡粘無紡布中的一種，所述陶瓷涂層是通過將陶瓷溶液涂覆到基材表面經(jīng)干燥固化得到，所述陶瓷溶液由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：勃姆石：40%～60%；水性粘合劑：2%～15%；余量為水。該陶瓷隔膜的制備方法如下：先配置好陶瓷溶液，再將陶瓷溶液涂覆到基材的至少一個(gè)表面，干燥固化。本發(fā)明專利技術(shù)的鋰離子電池用陶瓷隔膜中的基材和陶瓷涂層結(jié)合牢靠，穩(wěn)定性好，厚度均勻，具有理想的孔隙率，耐高溫，低收縮，抗拉強(qiáng)度高，可有效防止因電池內(nèi)部短路而引起的電池?zé)崾Э亍?br />

Ceramic separator for lithium ion battery and preparation method thereof

The invention discloses a preparation method of lithium ion battery with ceramic membrane and preparation, the ceramic diaphragm comprises a substrate and ceramic coating substrate attached on one side or both sides of the base material is a polyester spunbonded non-woven fabric, woven polyester fiber cloth, PP spunbond non-woven fabric, the ceramic coating by ceramic solution the coating to the substrate surface after drying and curing, the ceramic solution consists of the following content of raw materials: boehmite: 40% ~ 60%; water-based adhesive: 2% ~ 15%; the balance of water. The preparation method of the ceramic diaphragm is as follows: firstly, the ceramic solution is configured, and then the ceramic solution is coated on at least one surface of the substrate to be dried and solidified. With the ceramic membrane in the substrate and ceramic coating solid lithium ion battery of the invention has good stability, uniform thickness, ideal porosity, high temperature resistance, low shrinkage, high tensile strength, can effectively prevent the battery heat caused by battery internal short-circuit control.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法
本專利技術(shù)涉及一種鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法，屬于電化學(xué)領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隔膜是鋰離子電池中的關(guān)鍵組件之一，主要功能是使電池的正、負(fù)極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能，從而完成在充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及電池安全性能的好壞。目前，市場(chǎng)上常見的鋰離子電池隔膜主要包括以下兩種：有機(jī)高分子類隔膜和單層或多層陶瓷隔膜。有機(jī)高分子類隔膜主要包括聚乙烯膜、聚丙烯膜等，這類隔膜的耐熱性差、孔隙率低，易受熱變形，導(dǎo)致正負(fù)極相互接觸而發(fā)生內(nèi)部短路，最終可能會(huì)發(fā)生熱失控或者爆炸，在安全方面存在很大的隱憂，同時(shí)，由于受制備工藝的限制，這類隔膜被硬物刺穿后，會(huì)遭受不可逆的傷害；陶瓷隔膜是通過在有機(jī)高分子類隔膜的單面或是兩面涂覆上陶瓷涂料層而得到，常用的陶瓷粉為納米氧化鋁顆粒，由于氧化鋁顆粒之間易團(tuán)聚，形成較大團(tuán)聚顆粒，均勻性低，易掉粉，同樣存在較大的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。無紡布隔膜近幾年廣受關(guān)注的一種新型隔膜，具有耐高溫，孔隙率高等優(yōu)點(diǎn)，而且由于其具有三維孔結(jié)構(gòu)，可在一定程度上避免隔膜被硬物刺穿造成的短路現(xiàn)象，并提高保液率。然而，無紡布隔膜的孔徑分布較寬，有一定比例的大孔存在，直接作為隔膜使用可能會(huì)造成局部大電流，且其機(jī)械強(qiáng)度較差，影響了此類隔膜在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，亟需開發(fā)一種適用于動(dòng)力鋰離子電池的新型隔膜，以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種鋰離子電池用陶瓷隔膜及其制備方法。本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：一種鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括基材和附著在基材一面或者兩面的陶瓷涂層，所述基材為滌綸紡粘無紡布、無紡聚酯纖維布、丙綸紡粘無紡布中的一種，所述陶瓷涂層是通過將陶瓷溶液涂覆到基材表面經(jīng)干燥固化得到，所述陶瓷溶液由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：勃姆石：40％～60％；水性粘合劑：2％～15％；余量為水。所述陶瓷涂層為一次涂覆得到的單層結(jié)構(gòu)或多次涂覆得到的多層結(jié)構(gòu)。所述基材的厚度為10～25μm，面密度為8～20g/m2。所述陶瓷涂層的厚度為5～25μm。所述勃姆石的粒徑為0.06～3μm。所述水性粘合劑為羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、苯丙乳液、聚乙烯醇、丙烯酸乳液、聚丙酸酰胺、苯乙烯馬來酸樹脂、聚酰胺多胺中的至少一種。上述鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法包括以下步驟：先將勃姆石、水性粘合劑和水按比例混合均勻，得到陶瓷溶液，再將陶瓷溶液涂覆到基材的至少一個(gè)表面，干燥固化，得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。所述涂覆的方法為微凹涂布、擠壓涂布、浸涂、噴涂中的至少一種。本專利技術(shù)的有益效果是：1)本專利技術(shù)的鋰離子電池用陶瓷隔膜厚度均勻，具有理想的孔隙率，可有效加快離子的遷移速度，并能提高制備得到的鋰離子電池的能量密度；2)本專利技術(shù)的鋰離子電池用陶瓷隔膜中的基材和陶瓷涂層結(jié)合牢靠，不易發(fā)生脫落，不易掉粉，穩(wěn)定性好；3)本專利技術(shù)的鋰離子電池用陶瓷隔膜用于電池制造時(shí)，可以在110～120℃下進(jìn)行操作，減少了電池烘烤時(shí)間，簡(jiǎn)化了操作，節(jié)約了能源，節(jié)省了成本，提高了生產(chǎn)效率；4)本專利技術(shù)的鋰離子電池用陶瓷隔膜耐高溫、耐穿刺、低收縮(220℃無明顯收縮)，抗拉強(qiáng)度高，可有效防止因電池內(nèi)部短路而引起的電池?zé)崾Э亍８綀D說明圖1為實(shí)施例1中的滌綸紡粘無紡布的SEM照片。圖2為實(shí)施例1的鋰離子電池用陶瓷隔膜表面的SEM照片。圖3為實(shí)施例1的鋰離子電池用陶瓷隔膜橫截面的SEM照片。具體實(shí)施方式一種鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括基材和附著在基材一面或者兩面的陶瓷涂層，所述基材為滌綸紡粘無紡布、無紡聚酯纖維布、丙綸紡粘無紡布中的一種，所述陶瓷涂層是通過將陶瓷溶液涂覆到基材表面經(jīng)干燥固化得到，所述陶瓷溶液由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：勃姆石：40％～60％；水性粘合劑：2％～15％；余量為水。優(yōu)選的，所述陶瓷涂層為一次涂覆得到的單層結(jié)構(gòu)或多次涂覆得到的多層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述基材的厚度為10～25μm，面密度為8～20g/m2。優(yōu)選的，所述陶瓷涂層的厚度為5～25μm。優(yōu)選的，所述勃姆石的粒徑為0.06～3μm。優(yōu)選的，所述水性粘合劑為羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、苯丙乳液、聚乙烯醇、丙烯酸乳液、聚丙酸酰胺、苯乙烯馬來酸樹脂、聚酰胺多胺中的至少一種。上述鋰離子電池用陶瓷隔膜的制備方法包括以下步驟：先將勃姆石、水性粘合劑和水按比例混合均勻，得到陶瓷溶液，再將陶瓷溶液涂覆到基材的至少一個(gè)表面，干燥固化，得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。優(yōu)選的，所述涂覆的方法為微凹涂布、擠壓涂布、浸涂、噴涂中的至少一種。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的解釋和說明。實(shí)施例1：選擇厚度為10μm，面密度為20g/m2的滌綸紡粘無紡布作為基材；配制的陶瓷溶液中各原料的質(zhì)量百分含量如下：勃姆石：40％；羧甲基纖維素：6％；去離子水：54％。通過噴涂的方式在滌綸紡粘無紡布的兩個(gè)表面均涂覆上陶瓷溶液，干燥固化，即得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。本實(shí)施例中的滌綸紡粘無紡布的SEM照片如圖1所示；本實(shí)施例制備的鋰離子電池用陶瓷隔膜表面的SEM照片如圖2所示，橫截面的SEM照片如圖3所示。實(shí)施例2：選擇厚度為15μm，面密度為20g/m2的無紡聚酯纖維布作為基材；配制的陶瓷溶液中各原料的質(zhì)量百分含量如下：勃姆石：45％；聚乙烯醇：2％；去離子水：53％。通過微凹涂布的方式在無紡聚酯纖維布的一個(gè)表面涂覆上陶瓷溶液，干燥固化，即得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。實(shí)施例3：選擇厚度為15μm，面密度為15g/m2的丙綸紡粘無紡布作為基材；配制的陶瓷溶液中各原料的質(zhì)量百分含量如下：勃姆石：50％；聚乙烯吡咯烷酮：5％；去離子水：45％。將滌綸紡粘無紡布浸入陶瓷溶液中，取出干燥固化，即得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。實(shí)施例4：選擇厚度為20μm，面密度為10g/m2的無紡聚酯纖維布作為基材；配制的陶瓷溶液中各原料的質(zhì)量百分含量如下：勃姆石：55％；苯丙乳液：4％；去離子水：41％。先通過擠壓涂布的方式在丙綸紡粘無紡布的一個(gè)表面涂覆上陶瓷溶液，干燥固化，再通過擠壓涂布的方式在丙綸紡粘無紡布涂覆了陶瓷溶液的那一面涂覆上陶瓷溶液，干燥固化，即得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。實(shí)施例5：選擇厚度為25μm，面密度為8g/m2的無紡聚酯纖維布作為基材；配制的陶瓷溶液中各原料的質(zhì)量百分含量如下：勃姆石：50％；苯丙乳液：5％；去離子水：45％。通過擠壓涂布的方式在丙綸紡粘無紡布的一個(gè)表面涂覆上陶瓷溶液，干燥固化，即得到鋰離子電池用陶瓷隔膜。測(cè)試?yán)哼x擇厚度為15μm，面密度為15g/m2的滌綸紡粘無紡布作為基材；配制的陶瓷溶液中各原料的質(zhì)量百分含量如下：勃姆石：45％；羧甲基纖維素：5％；去離子水：50％。制備如下樣品：樣品1：滌綸紡粘無紡布，不做任何處理；樣品2：滌綸紡粘無紡布，單面涂覆一層上述陶瓷溶液，干燥固化后，陶瓷涂層厚度為10μm；樣品3：滌綸紡粘無紡布，單面涂覆兩層上述陶瓷溶液，干燥固化后，陶瓷涂層為兩層結(jié)構(gòu)，每層的厚度均為10μm。對(duì)樣品1～3進(jìn)行性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如表1所示：表1樣品1～3的性能測(cè)試結(jié)果上述實(shí)施例為本專利技術(shù)較佳的實(shí)施方式，但本專利技術(shù)的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括基材和附著在基材一面或者兩面的陶瓷涂層，其特征在于：所述基材為滌綸紡粘無紡布、無紡聚酯纖維布、丙綸紡粘無紡布中的一種，所述陶瓷涂層是通過將陶瓷溶液涂覆到基材表面經(jīng)干燥固化得到，所述陶瓷溶液由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：勃姆石：40%～60%；水性粘合劑：2%～15%；余量為水。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子電池用陶瓷隔膜，包括基材和附著在基材一面或者兩面的陶瓷涂層，其特征在于：所述基材為滌綸紡粘無紡布、無紡聚酯纖維布、丙綸紡粘無紡布中的一種，所述陶瓷涂層是通過將陶瓷溶液涂覆到基材表面經(jīng)干燥固化得到，所述陶瓷溶液由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：勃姆石：40%～60%；水性粘合劑：2%～15%；余量為水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于：所述陶瓷涂層為一次涂覆得到的單層結(jié)構(gòu)或多次涂覆得到的多層結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于：所述基材的厚度為10～25μm，面密度為8～20g/m2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用陶瓷隔膜，其特征在于：所述陶瓷涂層的厚度為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃博然，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東駿東科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44