一種使用丁苯橡膠涂覆的鋰離子電池陶瓷隔膜的制備方法及陶瓷隔膜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種使用丁苯橡膠涂覆的鋰離子電池陶瓷隔膜的制備方法及陶瓷隔膜，先將丁苯橡膠、分散劑、去離子水按照一定比例均勻混合得到分散膠液，然后將所得分散膠液和陶瓷顆粒按比例均勻混合得到陶瓷漿料，再將陶瓷漿料涂覆于基材隔膜表面，經(jīng)過(guò)干燥之后即可形成表面致密、厚度均勻的陶瓷隔膜。丁苯橡膠的優(yōu)點(diǎn)是耐磨、耐熱、耐老化，較天然橡膠更為優(yōu)良，同時(shí)原材料價(jià)格便宜。本發(fā)明獲得的陶瓷隔膜可以作為鋰離子電池的高安全隔膜材料使用，可提高鋰離子電池的安全性能，適宜大范圍推廣使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種使用丁苯橡膠涂覆的鋰離子電池陶瓷隔膜的制備方法及 陶瓷隔膜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用丁苯橡膠涂覆的鋰離子 電池陶瓷隔膜的制備方法及陶瓷隔膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)的新能源汽車(chē)正快速發(fā)展，已經(jīng)成為世界第一大新能源汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)，在2015 年我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量突破30萬(wàn)輛，在一輛純電動(dòng)汽車(chē)中，動(dòng)力電池成本占整車(chē)成本近一 半，而近期關(guān)于新能源汽車(chē)的"心臟"動(dòng)力電池的安全性問(wèn)題層出不窮，這就對(duì)動(dòng)力電池的 安全性提出了更加嚴(yán)苛的要求。總體來(lái)講，目前純電動(dòng)車(chē)技術(shù)路線(xiàn)大體分為三元電池與磷 酸鐵鋰電池兩種:三元材料在電池能量密度、大倍率充電、低溫性能等方面有明顯優(yōu)勢(shì)，而 磷酸鐵鋰材料壽命長(zhǎng)、安全性高。如果能將動(dòng)力電池的安全性提高，那么新能源汽車(chē)將會(huì)迎 來(lái)很大發(fā)展。在電池中隔膜是四大材料之一，其重要性不言而喻，因此開(kāi)發(fā)一種新型的隔膜 對(duì)動(dòng)力電池的安全性提尚有決定性的影響。
[0003] 由于在充放電循環(huán)中隔膜可能會(huì)被"枝晶"刺穿，電池局部短路，形成大面積的熱 失控，此時(shí)熱量無(wú)法及時(shí)排出，引起電池溫度升高，達(dá)到正極材料和電解質(zhì)分解溫度，進(jìn)而 造成電池冒煙、起火甚至發(fā)生爆炸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決現(xiàn)有鋰離子電池隔膜的柔韌性差、隔膜表面涂覆的導(dǎo)電漿料在干燥之后易 開(kāi)裂和鋰離子電池的安全性問(wèn)題，本發(fā)明提供一種使用丁苯橡膠涂覆的鋰離子電池陶瓷隔 膜的制備方法，包括如下步驟：
[0005] 1)先將粘結(jié)劑、分散劑、去離子水按照一定比例混合得到分散膠液，其中粘結(jié)劑采 用丁苯橡膠；
[0006] 2)再將分散膠液與陶瓷顆粒按照一定比例進(jìn)行混合分散得到陶瓷漿料；
[0007] 3)最后將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，再對(duì)其進(jìn)行烘干，得到陶瓷隔膜。
[0008] 優(yōu)選地，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、正丁醇、乙醇、環(huán)己醇中的一種或多種。
[0009] 優(yōu)選地，步驟1)中，制備分散膠液的原料粘結(jié)劑、分散劑和H20的重量比為16:3:50 ~100〇
[0010] 優(yōu)選地，步驟2)中，制備陶瓷漿料的原料分散膠液和陶瓷顆粒的重量比為1:0.1~ 100〇
[0011 ] 優(yōu)選地，所述陶瓷顆粒為AI2O3、Zr〇2、MgO、CaO、BeO、Th〇2中的一種或多種。
[0012] 優(yōu)選地，步驟3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷漿料的涂覆速度為5-60m/min。
[0013] 優(yōu)選地，步驟3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷漿料的方法為微凹版凃、浸凃、刷涂、 輥涂中的一種。
[0014] 優(yōu)選地，步驟3)中，對(duì)陶瓷隔膜干燥的溫度為40-120°C，時(shí)間為l-30min。
[0015] 本發(fā)明還提供一種采用上述制備方法制備得到的陶瓷隔膜，所述陶瓷隔膜包括基 材隔膜以及涂覆在該基材隔膜單面或雙面的陶瓷料層，所述陶瓷料層的涂覆厚度為0.01-100um〇
[0016] 優(yōu)選地，所述陶瓷隔膜的厚度為0.1-50um。
[0017] 由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明使用丁苯橡膠作為導(dǎo)電漿料的粘結(jié)劑進(jìn)行涂覆，具 有耐磨、耐熱、耐老化的優(yōu)點(diǎn)，較天然橡膠更為優(yōu)良，同時(shí)原材料價(jià)格便宜，該方法制備的陶 瓷隔膜的柔韌性強(qiáng)，可以作為鋰離子電池的高安全隔膜材料使用，可提高鋰離子電池的安 全性能。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明陶瓷隔膜的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明中將陶瓷漿料涂覆在基材隔膜表面后的SEM圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021] 如圖1所示，所述陶瓷隔膜包括一個(gè)基材隔膜10,該基材隔膜雙面都涂覆有陶瓷料 層20,所述基材隔膜為聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯共聚物中的一種或多種，所述陶瓷 料層的涂覆厚度為0 · 〇l-l〇〇um，所述陶瓷隔膜的厚度為0 · l-50um〇
[0022] 本發(fā)明提供一種鋰離子電池陶瓷隔膜的制備方法，包括如下步驟：
[0023] 先將丁苯橡膠、分散劑、去離子水按照一定比例混合得到分散膠液;再將分散膠液 與陶瓷顆粒按照一定比例進(jìn)行混合分散得到陶瓷漿料，參照?qǐng)D2,圖中可以看出陶瓷漿料均 勻分布在基材隔膜表面。最后將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，再對(duì)其進(jìn)行烘干，得到 陶瓷隔膜。
[0024]所述丁 苯橡膠的化學(xué)式為-[CH2-CH = CH-CH2-CH(C6H5)-CH2]n-，其粒徑為 0.01-200nm〇
[0025] 實(shí)施例1
[0026]首先選定聚乙烯與聚丙烯的三層復(fù)合隔膜，隔膜厚度為20um，將丁苯橡膠、分散劑 和去離子水按照重量比16:3:50進(jìn)行混合得到分散膠液，再將分散膠液和Al2〇3按重量比1: 100進(jìn)行均勻混合得到陶瓷漿料，再使用微凹版雙面涂覆方式將陶瓷漿料均勻涂覆于基材 隔膜表面，涂覆速度為25m/min，涂覆厚度為3um。最后，將陶瓷隔膜進(jìn)行干燥，干燥溫度為80 °C，干燥時(shí)間為lOmin。采用該陶瓷隔膜組裝成全電池并進(jìn)行性能測(cè)定，結(jié)果如表1所示，表1 為本發(fā)明提供的實(shí)施例以及比較例制備的陶瓷隔膜制成的電池的性能測(cè)定結(jié)果。
[0027] 實(shí)施例2
[0028]首先選定聚乙烯與聚丙烯的三層復(fù)合隔膜，隔膜厚度為20um，將丁苯橡膠、分散劑 和去離子水按照重量比16:3:70進(jìn)行混合得到分散膠液，再將分散膠液和Al2〇3按重量比1: 50進(jìn)行均勻混合得到陶瓷漿料，再使用微凹版雙面涂覆方式將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔 膜表面，涂覆速度為25m/min，涂覆厚度為3um。最后，將陶瓷隔膜進(jìn)行干燥，干燥溫度為80 °C，干燥時(shí)間為lOmin。采用該陶瓷隔膜組裝成全電池并進(jìn)行性能測(cè)定，結(jié)果如表1所示，表1 為本發(fā)明提供的實(shí)施例以及比較例制備的陶瓷隔膜制成的電池的性能測(cè)定結(jié)果。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 首先選定聚乙烯與聚丙烯的三層復(fù)合隔膜，隔膜厚度為20um，將丁苯橡膠、分散劑 和去離子水按照重量比16:3:100進(jìn)行混合得到分散膠液，再將分散膠液和Al 2〇3按重量比1: 0.1進(jìn)行均勻混合得到陶瓷漿料，再使用微凹版雙面涂覆方式將陶瓷漿料均勻涂覆于基材 隔膜表面，涂覆速度為25m/min，涂覆厚度為3um。最后，將陶瓷隔膜進(jìn)行干燥，干燥溫度為80 °C，干燥時(shí)間為lOmin。采用該陶瓷隔膜組裝成全電池并進(jìn)行性能測(cè)定，結(jié)果如表1所示，表1 為本發(fā)明提供的實(shí)施例以及比較例制備的陶瓷隔膜制成的電池的性能測(cè)定結(jié)果。
[0031] 比較例1
[0032] 采用天然橡膠作為基材隔膜表面導(dǎo)電漿料的粘結(jié)劑進(jìn)行涂覆，該陶瓷隔膜組裝成 全電池并進(jìn)行性能測(cè)定，結(jié)果如表1所示。
[0033] 表1為本發(fā)明提供的實(shí)施例以及比較例制備的陶瓷隔膜制成的電池的性能測(cè)定結(jié) 果：
[0034]
[0035]由表1可以看出，本發(fā)明制備的陶瓷隔膜組成的電池的性能在內(nèi)阻/電壓/循環(huán)400 次后容量保持率均好于比較例中的電池?cái)?shù)據(jù)。
[0036]以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用丁苯橡膠涂覆的鋰離子電池陶瓷隔膜的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟： 1) 先將粘結(jié)劑、分散劑、去離子水按照一定比例混合得到分散膠液，其中粘結(jié)劑采用丁 苯橡膠； 2) 再將分散膠液與陶瓷顆粒按照一定比例進(jìn)行混合分散得到陶瓷漿料； 3) 最后將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，再對(duì)其進(jìn)行烘干，得到陶瓷隔膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、正丁 醇、乙醇、環(huán)己醇中的一種或多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述粘結(jié)劑、分散劑和H2O的 重量比為16:3:50~100。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述分散膠液和陶瓷顆粒 的重量比為1:0.1~100。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷顆粒為Al203、Zr02、Mg0、Ca0、 BeOJhO2中的一種或多種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷 漿料的涂覆速度為5-60m/min。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷 漿料的方法為微凹版凃、浸凃、刷涂、輥涂中的一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，對(duì)陶瓷隔膜干燥的溫度為 40-120°C，時(shí)間為l_30min。9. 一種采用權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的陶瓷隔膜，其特征在于， 所述陶瓷隔膜包括基材隔膜以及涂覆在該基材隔膜單面或雙面的陶瓷料層，所述陶瓷料層 的涂覆厚度為〇· Ol-IOOum010. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述陶瓷隔膜的厚度為0.1-50um。
【文檔編號(hào)】H01M2/14GK105932196SQ201610301280
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】張傳明, 荊孟娜
【申請(qǐng)人】合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司