一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料及含該陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料及含該陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法，陶瓷漿料是由無機絕緣體16份、水性粘結劑LA133 30?40份、分散劑3份和水50?100份制備而成。先將無機絕緣體、分散劑和水按配比加入球磨機中進行球磨3?10小時，再加入水性粘結劑LA133，繼續球磨分散2?5小時，得陶瓷漿料；最后使用涂覆機將陶瓷漿料均勻涂覆在基膜表面，然后經烘干得鋰離子電池隔膜。本發明將水性粘結劑LA133用于陶瓷漿料中，只需簡單地球磨即可，并可將所得的陶瓷漿料能直接涂覆在鋰離子電池隔膜表面，其附著性，并增強了鋰離子電池隔膜的安全性能。
【專利說明】一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料及含該陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于鋰離子電池技術領域，特別涉及一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料及含該陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]隔膜是鋰離子電池中必不可少的重要組成部分，一方面隔離正、負極極片以避免之間發生接觸短路，另一方面是允許鋰離子在電池充放電的過程中自由的穿梭以滿足電能的儲存和釋放。鋰電池隔膜優劣對鋰電池性能影響很大，如電池內阻、放電容量、循環壽命以及電池安全性能的好壞。一般情況下，隔膜的厚度越薄、孔隙率越高，電池的內阻越小，高倍率放電性能也就越好。另外，隔膜的閉孔溫度和破膜溫度對于電池的安全性能影響很大，一般會選擇閉孔溫度低，破膜溫度高的隔膜，這樣的電池的安全性能更好，且電池的應用范圍更廣。
[0005]隨著三元電池的推廣以及磷酸鐵鋰電池能量密度的提升需求，陶瓷隔膜代替普通隔膜是未來高能量和高功率的大電池的必然選擇，也是市場和科技的綜合需要，掌握陶瓷漿料制備技術、隔膜涂覆技術對于提升自主研發鋰離子電池的整體競爭力、對完善產業鏈結構具有重要的作用。
[0006]目前市場上用的陶瓷隔膜是氧化鋁附著在基膜上，用以增強基膜的耐高溫性能。為了增強陶瓷材料和基膜的附著效果，一般會在陶瓷漿料中加入一些有機粘結劑，如聚氨酯、膠黏劑，這些有機粘結劑需要借助有機溶劑進行分散，且在涂覆烘干工藝中會揮發，同時還會增加生產污染、增加了陶瓷隔膜的成本，也不利于陶瓷隔膜在鋰離子電池中普及應用。
[0007]
【發明內容】
[0008]本發明為提升陶瓷漿料和基膜之間的附著能力，提供了一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料及含該陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法。
[0009]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料，由以下組分按重量份制備而成:
無機絕緣體16份
水性粘結劑LA13330-40份分散劑3份
水50-100份。
[0010]進一步方案，所述無機絕緣體為勃姆石、氧化鋁或氮化硼。
[0011]進一步方案，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)或多元醇。
[0012]本發明的另一個發明目的是提供含上述陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法，其步驟如下:
(1)將無機絕緣體、分散劑和水按配比加入球磨機中進行球磨3-10小時，得分散液；
(2)向分散液中加入水性粘結劑LA133，繼續球磨分散2-5小時，得陶瓷漿料；
(3)使用涂覆機將陶瓷漿料均勻涂覆在基膜表面，然后經烘干得鋰離子電池隔膜。
[0013]進一步方案，所述球磨機的溫度為10-45°C，球磨機功率為200-1500W。
[0014]進一步方案，所述涂覆機的涂覆速度為20-50米/分鐘，烘干的溫度為60-80°C。
[0015]進一步方案，所述基膜上涂覆的陶瓷漿料層的厚度為1_4μπι，陶瓷漿料層的面密度為13-14克/平方米。
[0016]進一步方案，所述基膜為PP或PE。
[0017]本發明中水性粘結劑LAl33是現有成品的，可市購，其結構為-[-R1-R2-CH2—CH(CN)]n-，其能很好的分散在水中，與勃姆石等無機絕緣體和PVP很好的混合在一起，進而借助涂覆機器設備涂覆在基膜PP或者PE表面。
[0018]水性粘結劑LA133是采用無皂乳液技術合成的，故在合成過程中因不需要添加乳化劑和增稠劑，也不存在其他雜質陽離子;通過電化學實驗也證明LA133在2-8.5V電壓范圍內有很好的化學惰性，所以將其加入到鋰離子電池隔膜中不會影響鋰離子電池的性能。所以本發明在制備陶瓷漿料的過程中引入LA133，不僅可以與將勃姆石等無機絕緣體很好的分散在水系溶劑中，也明顯提升陶瓷漿料和基膜的附著效果，也提升了陶瓷隔膜的安全性會K。
[0019]另外，本發明的制備方法簡單、可操作性很強、利于大規模的應用鋰離子電池隔膜涂覆，具有很好的經濟和社會效益。
[0020]本發明的有益效果在于:
(I)本發明首次將水性粘結劑LA133用于陶瓷漿料中，只需簡單地球磨即可，并可將所得的陶瓷漿料能直接涂覆在鋰離子電池隔膜表面，制備過程簡單、低環境污染、可重復性強，有利于大規模的工業生產。
[0021](2)本發明制備的陶瓷漿料和基膜很好的附著性，并增強了鋰離子電池隔膜的安全性能。
[0022](3)本方法制備的電池隔膜性能穩定，且具有耐高溫、耐腐蝕、耐高電壓等優良性會K。
[0023]
【附圖說明】
[0024]圖1為實施例1中勃姆石紅外譜圖。
[0025]圖2為實施例1與對比例制備的陶瓷隔膜的熱重譜圖。
[0026]
【具體實施方式】
[0027]實施例1
將16份勃姆石、3份PVP、64份去離子水加入球磨機中，控制球磨機的溫度為25°C、功率為200W，球磨10小時后加入30份水性粘結劑LA133，繼續球磨5小時，得到陶瓷漿料。使用涂覆機將陶瓷漿料均勻涂覆在基膜PE表面，然后經烘干得鋰離子電池隔膜;涂覆速度為40米/分鐘，烘箱溫度為70 °C。
[0028]本實施例用到的勃姆石的樣品紅外譜圖如圖1所示，3283和3082cm—1分別屬于vas (Al)O-H 和 Vs(Al)O-H伸縮振動，2100 和 1966 cm—1 屬于合頻峰，1074和 1162 cm—、于勃姆石特有的3S和3as振動峰，773和640 cm—1的位置屬于A106，1640 cm—1的位置屬于表面吸附水的振動峰。所以從圖1的FTIR表明勃姆石樣品為純相的r-A100H。
[0029]
對比例:
先將聚氨酯分散于DMF中，再加入氧化鋁球磨得漿料，然后使用涂覆機將漿料涂覆的基膜PE上，烘干得電池隔膜。
[0030]將實施例1制備的陶瓷隔膜與和對比例制備的普通隔膜進行熱重數據對比，具體如圖2所示。從圖2可以明顯看出，本發明制備的陶瓷隔膜的熱穩定性非常好，到300°C基本上沒有發生重量變化，但是對比例普通隔膜的質量隨溫度的變化波動較大。
[0031]
實施例2
將16份勃姆石、3份PVP、80份去離子水加入球磨機中，控制球磨機的溫度為35°C，球磨功率為600W，球磨6小時后加入40份水性粘結劑LA133，繼續球磨4小時，得到陶瓷漿料。取出陶瓷漿料并在涂覆機器上完成涂覆工藝，涂覆速度為50米/分鐘，烘箱溫度為80°C，涂覆后的成品分切后即可用于鋰離子電池卷繞。
[0032]
實施例3
將16份勃姆石、3份PVP、100份去離子水加入球磨機中，控制球磨機的溫度為45°C，球磨功率為800W，球磨5小時后加入35份水性粘結劑LA133，繼續球磨2小時，得到陶瓷漿料。取出陶瓷漿料并在涂覆機器上完成涂覆工藝，涂覆速度為40米/分鐘，烘箱溫度為70°C，涂覆后的成品分切后即可用于鋰離子電池卷繞。
[0033]
實施例4
將16份氧化鋁、3份PVA、50份去離子水加入球磨機中，控制球磨機的溫度為10°C，球磨功率為1500W，球磨3小時后加入32份水性粘結劑LA133，繼續球磨2小時，得到陶瓷漿料。取出陶瓷漿料并在涂覆機器上完成涂覆工藝，涂覆速度為20米/分鐘，烘箱溫度為60 °C，涂覆后的成品分切后即可用于鋰離子電池卷繞。
[0034]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于鋰離子電池隔膜涂覆的陶瓷漿料，其特征在于:由以下組分按重量份制備而成: 無機絕緣體16份 水性粘結劑LA13330-40份分散劑3份 水50-100份。2.根據權利要求1所述的陶瓷漿料，其特征在于:所述無機絕緣體為勃姆石、氧化鋁或氮化硼。3.根據權利要求1所述的陶瓷漿料，其特征在于:所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或多元醇。4.一種含權利要求1所述的陶瓷漿料的鋰離子電池隔膜的制備方法，其特征在于:制備步驟如下: (I)將無機絕緣體、分散劑和水按配比加入球磨機中進行球磨3-10小時，得分散液； (2 )向分散液中加入水性粘結劑LA133，繼續球磨分散2-5小時，得陶瓷漿料； (3)使用涂覆機將陶瓷漿料均勻涂覆在基膜表面，然后經烘干得鋰離子電池隔膜。5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述球磨機的溫度為10-45°C，球磨機功率為 200-1500W。6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述涂覆機的涂覆速度為20-50米/分鐘，烘干的溫度為60-80 °C。7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述基膜上涂覆的陶瓷漿料層的厚度為1-4μπι，陶瓷漿料層的面密度為13-14克/平方米。8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述基膜為PP或PE。
【文檔編號】H01M2/16GK105845870SQ201610233723
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】陳成, 張江偉, 陳政倫
【申請人】合肥國軒高科動力能源有限公司