一种水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法，所述水性涂层锂离子电池隔膜至少包括隔膜基材及涂布在所述隔膜基材至少一个表面的水性涂层，所述水性涂层经由水性分散剂、陶瓷粒子以及水性粘合剂配制成水性涂层浆料并涂布、烘干而成；所述水性涂层浆料中，以所述水性分散剂、所述陶瓷粒子以及所述水性粘合剂的总重量为100份计，所述水性分散剂的重量介于1～3份之间，所述陶瓷粒子的重量介于90～97份之间，所述水性粘合剂的重量介于2～7份之间。本发明专利技术提供的水性涂层锂离子电池隔膜，具有良好的耐高温性能，可有效提高电池的安全性能、减少燃烧、爆炸等意外事故发生。

【技术实现步骤摘要】
一种水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种耐高温水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
构成锂电池的主要材料有正极、负极、电解液、隔离膜等，锂电池的燃烧甚至爆炸的根本原因是锂电池内部热量失控造成的，其中最常见的是正负极间的短路，所以隔离膜在正负极片之间起到非常重要的隔离作用。隔离膜在锂离子电池中起到隔离电子，导通离子的作用，常规的动力锂电隔膜为干法或湿法工艺拉伸的单层或多层聚烯烃产品，聚烯烃隔膜的弊端主要有两个方面：一是聚烯烃受热时导致隔膜尺寸收缩，造成正负极直接接触而短路；二是聚烯烃膜的闭孔温度和破膜温度较低，当发生电池刺穿等情况时，电池内部大量放热导致隔膜完全融化收缩，电池短路产生高温，直至电池解体或爆炸。在隔离膜上涂上一层陶瓷层，当电池中有异物造成隔离膜破损时，短路点在高温度下不会因发热而扩大熔化，不会造成电极之间大面积短路，进而引起电池的燃烧甚至爆炸。当电池内部短路时，在高温下，陶瓷隔离膜的陶瓷层可以起到支撑保护的作用，维持隔离膜完整的骨架结构，不会因隔离膜基材熔化而失去分隔正负极片的作用，产生正负极片大面积短路。为了满足提高电池安全性能的要求，隔膜应具备在高温下保持形状完整的能力，单纯使用聚烯烃基微孔膜材料的隔膜难以满足要求，因此，采用功能材料和聚烯烃基微孔膜材料复合，是目前隔膜改性的主要方向，可以进一步提高电池的安全性能。例如，专利文献(申请公布号CN103474602A)公开了一种锂离子电池造孔陶瓷隔膜，包括隔离膜基材，所述隔离膜基材单面或双面涂布多孔陶瓷层，所述多孔陶瓷层是通过含有纳米陶瓷粉、粘结剂以及造孔溶剂的浆料涂布在隔离膜基材上而成，其技术方案制得的隔膜提高了电解液的吸收速度，增加了电解液的保有量，增强了电池的硬度。同时，这种新的浆料涂布的多孔陶瓷膜解决了陶瓷层在隔离膜上易脱落、涂布厚度或面密度不均匀的问题，提高了电池的安全性能。做成电池后与极片优异的贴合性，集合了陶瓷涂覆隔膜和聚合物涂覆隔膜两者的优点，能非常有效的提高电池的安全性。虽然专利文献(公布号CN103474602A)制得的隔膜能满足提高电池安全性的基本要求，但是仍有改进的余地，其关注点没有涉及到将耐高温的性能应用于复合隔膜中。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法，用于解决现有技术中锂离子电池隔膜耐高温性能、安全性能仍然不佳的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种水性涂层锂离子电池隔膜，所述水性涂层锂离子电池隔膜至少包括隔膜基材及涂布在所述隔膜基材至少一个表面的水性涂层，所述水性涂层经由水性分散剂、陶瓷粒子以及水性粘合剂配制成水性涂层浆料并涂布、烘干而成；所述水性涂层浆料中，以所述陶瓷粒子、所述水性粘合剂以及所述水性分散剂的总重量为100份计，所述陶瓷粒子的重量介于90～97份之间，所述水性粘合剂的重量介于2～7份之间，所述水性分散剂的重量介于1～3份之间。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述水性分散剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵及六偏磷酸钠中的一种或几种。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述陶瓷粒子包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁及勃姆石中的一种或几种。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述陶瓷粒子的中位粒径介于0.1μm～1μm之间，比表面积BET介于2m2/g～50m2/g之间。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述水性粘合剂包括改性聚丙烯酸、乙烯基乙酰胺单体聚合物、乙烯基乙酰胺的高密度交联体、乙烯基乙酰胺-聚丙烯酸钠共聚物及聚乙烯醇的一种或几种。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述水性涂层浆料的固含量介于25％～40％之间，粘度介于25mpa·s～100mpa·s之间。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述隔膜基材选自重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支化聚乙烯、密度介于0.941～0.960之间的高密度聚乙烯、密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种形成的共聚物；或者选自所述重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、所述线性聚乙烯、所述支化聚乙烯、所述密度介于0.941～0.960之间的高密度聚乙烯、所述密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、所述交联聚乙烯、所述聚丙烯、所述共聚物中的至少两种形成的混合物。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的一种优化的方案，所述水性涂层的单面涂布厚度介于1μm～5μm之间。本专利技术还提供一种水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法，所述制备方法至少包括：1)将水性分散剂添加到去离子水中，并搅拌分散，形成分散液；2)在所述分散液中加入陶瓷粒子，继续搅拌，形成浆液；3)在所述浆液中加入水性粘结剂，并搅拌，制成水性涂层浆料，所述水性涂层浆料中，以所述陶瓷粒子、所述水性粘合剂以及所述水性分散剂的总重量为100份计，所述陶瓷粒子的重量介于90～97份之间，所述水性粘合剂的重量介于2～7份之间，所述水性分散剂的重量介于1～3份之间；4)提供隔膜基材，将所述水性涂层浆料涂布于所述隔膜基材的至少一个表面上，烘干，形成水性涂层，从而获得水性涂层锂离子电池隔膜。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，利用搅拌器以500rpm～1000rpm的速度搅拌分散，搅拌时间介于15分钟～30分钟之间。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，利用搅拌器以1500rpm～2500rpm的速度搅拌，搅拌时间介于1小时～2小时之间。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤3)中，利用搅拌器以500rpm～1500rpm的速度搅拌，搅拌时间介于30分钟～45分钟之间。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述水性分散剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵及六偏磷酸钠中的一种或几种。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述陶瓷粒子包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁及勃姆石中的一种或几种。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述水性粘合剂包括改性聚丙烯酸、乙烯基乙酰胺单体聚合物、乙烯基乙酰胺的高密度交联体、乙烯基乙酰胺-聚丙烯酸钠共聚物及聚乙烯醇的一种或几种。作为本专利技术水性涂层锂离子电池隔膜的制备方法的一种优化的方案，所述水性涂层浆料的固含量介于25％～40％之间，粘度介于25mpa·s～100mpa·s之间如上所述，本专利技术的水性涂层锂离子电池隔膜及其制备方法，具有以下有益效果：1、本专利技术的水性涂层锂离子电池隔膜中具有水性粘结剂，可以提高陶瓷粒子在隔离膜基材表面分布的均匀性，使陶瓷粒子能够紧密均匀的分布在基材上，提高隔膜的耐高温性能，粘结性能和浸润性能。2、本专利技术制备方法与传统制备方法相比，对环境友好，并且本专利技术制备方法陶瓷隔膜耐高温性能大幅提高，不发生热收缩，或在高温下纵横向热收缩均在2％以下，在高温、针刺、挤压、碰撞等环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于，所述水性涂层锂离子电池隔膜至少包括隔膜基材及涂布在所述隔膜基材至少一个表面的水性涂层，所述水性涂层经由水性分散剂、陶瓷粒子以及水性粘合剂配制成水性涂层浆料并涂布、烘干而成；所述水性涂层浆料中，以所述水性分散剂、所述陶瓷粒子以及所述水性粘合剂的总重量为100份计，所述水性分散剂的重量介于1～3份之间，所述陶瓷粒子的重量介于90～97份之间，所述水性粘合剂的重量介于2～7份之间。

【技术特征摘要】
1.一种水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于，所述水性涂层锂离子电池隔膜至少包括隔膜基材及涂布在所述隔膜基材至少一个表面的水性涂层，所述水性涂层经由水性分散剂、陶瓷粒子以及水性粘合剂配制成水性涂层浆料并涂布、烘干而成；所述水性涂层浆料中，以所述水性分散剂、所述陶瓷粒子以及所述水性粘合剂的总重量为100份计，所述水性分散剂的重量介于1～3份之间，所述陶瓷粒子的重量介于90～97份之间，所述水性粘合剂的重量介于2～7份之间。2.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于：所述水性分散剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵及六偏磷酸钠中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于：所述陶瓷粒子包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁及勃姆石中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于：所述陶瓷粒子的中位粒径介于0.1μm～1μm之间，比表面积BET介于2m2/g～50m2/g之间。5.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于：所述水性粘合剂包括改性聚丙烯酸、乙烯基乙酰胺单体聚合物、乙烯基乙酰胺的高密度交联体、乙烯基乙酰胺-聚丙烯酸钠共聚物及聚乙烯醇的一种或几种。6.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于：所述水性涂层浆料的固含量介于25％～40％之间，粘度介于25mpa·s～100mpa·s之间。7.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，其特征在于：所述隔膜基材选自重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支化聚乙烯、密度介于0.941～0.960之间的高密度聚乙烯、密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种形成的共聚物；或者选自所述重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、所述线性聚乙烯、所述支化聚乙烯、所述密度介于0.941～0.960之间的高密度聚乙烯、所述密度介于0.915～0.940克/立方厘米之间的低密度聚乙烯、所述交联聚乙烯、所述聚丙烯、所述共聚物中的至少两种形成的混合物。8.根据权利要求1所述的水性涂层锂离子电池隔膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，付以诗，苏晓明，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31