一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，所述基材隔膜的至少一個表面涂覆有陶瓷漿料；陶瓷隔膜由以下步驟制備得到：將聚偏氟乙烯與分散劑按照1:0.1?50的重量比混合分散得到分散膠液；將分散膠液與陶瓷顆粒按照1:0.1?10的重量比混合分散得到陶瓷漿料；將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，干燥，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。本發(fā)明在鋰離子電池基材隔膜表面涂覆一層厚度為0.1?10um的聚偏氟乙烯和陶瓷顆粒的陶瓷隔膜，表面致密、厚度均勻，聚偏氟乙烯具有較高的分解溫度，涂覆在基材隔膜表面對隔膜產(chǎn)生保護(hù)作用，提高隔膜的耐熱性能，進(jìn)而提高鋰離子電池的安全性能。
【專利說明】一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜及其制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，具體是一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]鋰離子電池具有一系列優(yōu)點:高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)、對環(huán)境無污染、安全行高、可快速充放電等，因此成為近年來新型電源技術(shù)研究的特點。中國的新能源汽車正快速發(fā)展，已經(jīng)成為世界第一大新能源汽車生產(chǎn)國，在2015年，我國新能源汽車銷量突破30萬輛，在一輛純電動汽車中，動力電池成本占整車成本近一半，而近期關(guān)于新能源汽車的“心臟”動力電池的安全性問題層出不窮，這就對動力電池的安全性提出了更加嚴(yán)苛的要求?？傮w來講，目前純電動車技術(shù)路線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，而磷酸鐵鋰材料壽命長、安全性高。如果能將動力電池的安全性提高，那么新能源汽車將會迎來很大發(fā)展。在電池中隔膜是四大材料之一，其重要性不言而喻，因此開發(fā)一種新型的隔膜對動力電池的安全性提高有決定性的影響。
[0004]隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，其性能直接決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等特點，同時直接影響電池的容量、循環(huán)性能等特性。性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要作用。由于在充放電循環(huán)中隔膜可能會被“枝晶”刺穿，電池局部短路，形成大面積的熱失控，此時熱量無法及時排出，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】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)鋰離子電池隔膜的柔韌性差、隔膜表面涂覆的陶瓷漿料在干燥后易開裂和鋰離子電池的安全性問題，本發(fā)明提出一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，其特征在于，包括基材隔膜，所述基材隔膜的至少一個表面涂覆有陶瓷漿料;所述陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
(1)將聚偏氟乙烯與分散劑按照1:0.1-50的重量比混合分散得到分散膠液；
(2)將分散膠液與陶瓷顆粒按照1:0.1-10的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
(3)將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，干燥，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0007]所述基材隔膜的厚度為0.l-30um;所述陶瓷漿料的涂覆厚度為0.1-1Oum0
[0008]所述基材隔膜的材質(zhì)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。
[0009]本發(fā)明還公開一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)將聚偏氟乙烯與分散劑按照1:0.1-50的重量比混合分散得到分散膠液；
(2)將分散膠液與陶瓷顆粒按照1:0.1-10的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
(3)將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，干燥，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0010]所述分散劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一種。
[0011]所述陶瓷顆粒為Al203、Zr02、Mg0、Ca0、Be0、Th02中的至少一種，所述陶瓷粒徑為
0.l_50nmo
[0012]所述步驟(4)干燥溫度為40-120°C，干燥時間為l_30min。
[0013]所述步驟(3)鋰離子電池基材隔膜表面涂覆陶瓷漿料的涂覆速度為5-60m/min。
[0014]所述步驟(3)涂覆方式為微凹版涂、浸涂、刷涂、輥涂中的一種。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明在鋰離子電池基材隔膜表面涂覆一層厚度為0.1-1Oum的聚偏氟乙烯和陶瓷顆粒的陶瓷隔膜，表面致密、厚度均勻，聚偏氟乙烯具有較高的分解溫度，涂覆在基材隔膜表面對隔膜產(chǎn)生保護(hù)作用，提高隔膜的耐熱性能，進(jìn)而提高鋰離子電池的安全性能。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1制備得到的涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜進(jìn)行雙面涂覆的示意圖。
[0017]圖中:I為基材隔膜，2為陶瓷漿料。
[0018]圖2為實施例1制備得到的涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜的SEM圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020]實施例1
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，基材隔膜的兩個表面涂覆有陶瓷漿料；
涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
1、以聚乙烯與聚丙烯三層復(fù)合隔膜為基材，基材隔膜厚度為20um，將聚偏氟乙烯與N-甲基吡咯烷酮按照1:1的重量比混合分散得到分散膠液；
2、將分散膠液與Al2O3顆粒按照1:1的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
3、將陶瓷漿料使用凹版雙面涂覆方式均勻涂覆于基材隔膜表面，涂覆速度為25m/min，涂覆厚度為3um，Al203顆粒粒徑為20nm，在85°C條件下干燥8min，即得到涂覆有聚偏氟乙稀的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0021]實施例2
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，基材隔膜的兩個表面涂覆有陶瓷漿料； 涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
1、以聚乙烯與聚丙烯三層復(fù)合隔膜為基材，基材隔膜厚度為30um，將聚偏氟乙烯與N-甲基吡咯烷酮按照I: 1.5的重量比混合分散得到分散膠液；
2、將分散膠液與Al2O3顆粒按照1:2的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
3、將陶瓷漿料使用凹版雙面涂覆方式均勻涂覆于基材隔膜表面，涂覆速度為25m/min，涂覆厚度為3um，Al203顆粒粒徑為20nm，在100°C條件下干燥18min，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0022]實施例3
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，基材隔膜的兩個表面涂覆有陶瓷漿料；
涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
1、以聚乙烯與聚丙烯共聚物隔膜為基材，基材隔膜厚度為lOum，將聚偏氟乙烯與二甲基乙酰胺按照I: 15的重量比混合分散得到分散膠液；
2、將分散膠液與Zr02、Th02顆粒按照1:5的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
3、將陶瓷漿料使用凹版單面涂覆方式均勻涂覆于基材隔膜表面，涂覆速度為45m/min，涂覆厚度為7um，Zr02、Th02顆粒粒徑為30nm，在90°C條件下干燥20min，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0023]實施例4
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，基材隔膜的兩個表面涂覆有陶瓷漿料；
涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
1、以聚乙烯與聚丙烯三層復(fù)合隔膜為基材，基材隔膜厚度為13um，將聚偏氟乙烯與二甲基甲酰胺按照I: 10的重量比混合分散得到分散膠液；
2、將分散膠液與Zr02、Mg0顆粒按照1:8的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
3、將陶瓷漿料使用凹版雙面涂覆方式均勻涂覆于基材隔膜表面，涂覆速度為30m/min，涂覆厚度為5um，Zr02、Mg0顆粒粒徑為40nm，在100°C條件下干燥lOmin，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0024]實施例5
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，基材隔膜的兩個表面涂覆有陶瓷漿料；
涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
1、以聚乙烯與聚丙烯三層復(fù)合隔膜為基材，基材隔膜厚度為30um，將聚偏氟乙烯與N-甲基吡咯烷酮按照1:20的重量比混合分散得到分散膠液；
2、將分散膠液與BeO顆粒按照1:3的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
3、將陶瓷漿料使用凹版單面涂覆方式均勻涂覆于基材隔膜表面，涂覆速度為15m/min，涂覆厚度為1um，BeO顆粒粒徑為15nm，在70°C條件下干燥15min，即得到涂覆有聚偏氟乙稀的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0025]實施例6
一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，包括基材隔膜，基材隔膜的兩個表面涂覆有陶瓷漿料；
涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜由以下步驟制備得到:
1、以聚乙烯隔膜為基材，基材隔膜厚度為16um，將聚偏氟乙烯與N-甲基吡咯烷酮按照1:8的重量比混合分散得到分散膠液；
2、將分散膠液與MgO顆粒按照1:2的重量比混合分散得到陶瓷漿料；
3、將陶瓷漿料使用凹版雙面涂覆方式均勻涂覆于基材隔膜表面，涂覆速度為50m/min，涂覆厚度為8um，Mg0顆粒粒徑為20nm，在85°C條件下干燥25min，即得到涂覆有聚偏氟乙稀的鋰離子電池陶瓷隔膜。
[0026]圖1為實施例1制備得到的涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜進(jìn)行雙面涂覆的示意圖，I為基材隔膜，2為陶瓷漿料。
[0027]圖2為實施例1制備得到的涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜的SEM圖，圖中看出陶瓷漿料均勻分布在基材隔膜表面。
[0028]以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，其特征在于，包括基材隔膜，所述基材隔膜的至少一個表面涂覆有陶瓷漿料;所述陶瓷隔膜由以下步驟制備得到: (1)將聚偏氟乙烯與分散劑按照1:0.1-50的重量比混合分散得到分散膠液； (2)將分散膠液與陶瓷顆粒按照1:0.1-10的重量比混合分散得到陶瓷漿料； (3)將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，干燥，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，其特征在于，所述基材隔膜的厚度為0.l-30um;所述陶瓷漿料的涂覆厚度為0.1-1Oum03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜，其特征在于，所述基材隔膜的材質(zhì)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。4.一種制備如權(quán)利要求1所述涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)將聚偏氟乙烯與分散劑按照1:0.1-50的重量比混合分散得到分散膠液； (2)將分散膠液與陶瓷顆粒按照1:0.1-10的重量比混合分散得到陶瓷漿料； (3)將陶瓷漿料均勻涂覆于基材隔膜表面，干燥，即得到涂覆有聚偏氟乙烯的鋰離子電池陶瓷隔膜。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述分散劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述陶瓷顆粒為Al203、Zr02、Mg0、Ca0、Be0、Th〇2中的至少一種，所述陶瓷粒徑為0.l_50nm。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)干燥溫度為40-120°C，干燥時間為l_30min。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)鋰離子電池基材隔膜表面涂覆陶瓷漿料的涂覆速度為5-60m/min。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)涂覆方式為微凹版涂、浸涂、刷涂、輥涂中的一種。
【文檔編號】H01M4/66GK105845873SQ201610331892
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】張傳明, 荊孟娜
【申請人】合肥國軒高科動力能源有限公司