一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池技术

本发明专利技术涉及动力锂电池制造技术领域，特别是涉及一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池。所述陶瓷隔膜包括基材层和涂覆层，所述基材层包括上表面和下表面，所述涂覆层覆盖所述基材层的上表面和下表面，所述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。本发明专利技术旨在解决高温导致动力锂电池热失控，引发动力锂电池起火、爆炸危害等日常使用安全问题。

A preparation method of ceramic diaphragm, ceramic diaphragm and power lithium battery

The invention relates to the technical field of power lithium battery manufacturing, in particular to a preparation method of ceramic diaphragm, a ceramic diaphragm and a power lithium battery. The ceramic diaphragm comprises a substrate layer and a coating layer, which comprises an upper surface and a lower surface. The coating layer covers the upper and lower surfaces of the substrate layer, and the coating layer is made of inorganic nano-ceramic particles. The invention aims to solve the daily use safety problems such as thermal runaway of power lithium batteries caused by high temperature, fire and explosion hazards of power lithium batteries, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池
本专利技术涉及动力锂电池制造
，特别是涉及一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池。
技术介绍
近几年来，新能源汽车产销量呈现爆发式增长。动力锂电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性问题成为了新能源汽车能否大规模普及应用的关键因素和技术难题。隔膜对于锂电池的安全性起到至关重要的作用。高能量密度动力电池在滥用情况(过充电、内部短路、外部加热等)下易诱发内部自产热积聚，产生高温导致隔膜收缩、熔化，进而造成电池内部大面积短路最终导致电池热失控，引发电池起火、爆炸危害，严重影响人们的日常使用安全。此外，为满足高能量密度动力电池的发展要求，开发具有高热稳定性隔膜成为行业发展的迫切需要。目前，商业化消费类锂离子电池一般采用具有微孔结构的聚烯烃类隔膜，如聚乙烯(Polyethylene，PE)，聚丙烯(Polypropylene，PP)的单层或多层膜，由于聚合物本身具有较低的热熔化温度(120-150℃)，当前行业均通用在隔膜表面单面或双面涂布一层或多层的陶瓷颗粒保护层，以缓解电池在高温环境下的热收缩，减少锂电池内部因大面积短路导致的热失控。虽然采用涂覆陶瓷类隔膜热收缩性及机械强度有一定的提高，但在高容量动力电池应用及安全性方面并未表现出明显优势。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池，旨在解决高温导致动力锂电池热失控，引发动力锂电池起火、爆炸危害等日常使用安全问题。一种陶瓷隔膜，包括基材层和涂覆层，所述基材层包括上表面和下表面，所述涂覆层覆盖所述基材层的上表面和下表面，所述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。进一步地，所述涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层的数量为两层，所述第二涂覆层的数量为两层，所述基材层的数量为一层，所述陶瓷隔膜由上到下的层结构为所述第二涂覆层、所述第一涂覆层、所述基材层、所述第一涂覆层、所述第二涂覆层。进一步地，所述无机纳米陶瓷颗粒包括第一无机纳米陶瓷颗粒和第二无机纳米陶瓷颗粒，所述第一涂覆层由所述第一无机纳米陶瓷颗粒制成，所述第二涂覆层由所述第二无机纳米陶瓷颗粒制成，其中所述第一无机纳米陶瓷颗粒与所述第二无机纳米陶瓷颗粒的组成成分不同。进一步地，所述第一涂覆层由所述第一无机纳米陶瓷颗粒制成包括：由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化锆气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化镁气凝胶粉体中的一种或多种制成。进一步地，所述第二涂覆层由所述第二无机纳米陶瓷颗粒制成包括：由氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锆、碳酸镁、碱式碳酸镁、碳酸钙粉体的一种或多种制成。进一步地，所述基材层为聚烯烃膜、芳纶膜或者聚酰亚胺膜。进一步地，所述第二涂覆层与第一涂覆层通过粘结剂固定，所述第一涂覆层与所述基材层通过所述粘结剂固定。进一步地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸酯或者丁苯橡胶。本专利技术还提供一种陶瓷隔膜的制备方法，包括：将有机溶剂、粘结剂和第一无机纳米陶瓷颗粒依次加入高速双行星搅拌机中搅拌，制备得到粘度为20-50mPa·s，细度为5-10μm的第一陶瓷浆料；将所述第一陶瓷浆料采用丝网印刷或凹版涂布的方式涂覆到基材层的上表面和下表面，形成第一涂覆层；对所述第一涂覆层进行烘干处理，烘干温度控制在80-100℃，水分含量控制在小于1200ppm的范围内；将所述有机溶剂、所述粘结剂和第二无机纳米陶瓷颗粒依次加入所述高速双行星搅拌机中搅拌，制备得到粘度为20-50mPa·s，细度为5-10μm的第二陶瓷浆料，其中所述第一无机纳米陶瓷颗粒与所述第二无机纳米陶瓷颗粒的组成成分不同；将所述第二陶瓷浆料采用丝网印刷或凹版涂布的方式涂覆到已进行烘干处理的所述第一涂覆层的外表面，形成第二涂覆层；对所述第二涂覆层进行烘干处理，烘干温度控制在80-100℃，水分含量控制在小于1000ppm的范围内，制成所述陶瓷隔膜。本专利技术还提供一种动力锂电池，包括正极极片、负极极片和陶瓷隔膜，所述陶瓷隔膜放置在所述正极极片与所述负极极片之间，所述陶瓷隔膜为上述的陶瓷隔膜。本专利技术提供一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池，陶瓷隔膜包括基材层和涂覆层，基材层包括上表面和下表面，涂覆层覆盖基材层的上表面和下表面，涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。基材层表面覆盖由无机纳米陶瓷颗粒制成的涂覆层，因无机纳米陶瓷颗粒具有隔热、阻燃性能，所以陶瓷隔膜的耐高温性得到提高，从而降低高温导致动力锂电池热失控，引发动力锂电池起火或爆炸危害的风险。附图说明图1是陶瓷隔膜的剖面图；图2是动力锂电池的结构示意图；图3是动力锂电池的正、负极极片和陶瓷隔膜的位置关系示意图；图4是陶瓷隔膜的制备流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术提供一种陶瓷隔膜1，陶瓷隔膜1包括基材层11和涂覆层，基材层11包括上表面和下表面，涂覆层覆盖基材层11的上表面和下表面，上述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。由无机纳米陶瓷颗粒制成的涂覆层，加强了陶瓷隔膜1的隔热、阻燃、绝缘性能，并且给陶瓷隔膜1提供机械性的支持力，能有效避免动力锂电池中隔膜收缩、热熔导致大面积短路而产生的热失控，降低了引发动力锂电池起火或爆炸的风险。另外，无机纳米陶瓷颗粒制成的涂覆层有很多小孔结构，具有吸收和保存电解液的性能，从而提高了陶瓷隔膜1的电解液润湿性和保液能力，延长动力锂电池的循环使用寿命。具体地，如图1所示，上述涂覆层包括第一涂覆层12和第二涂覆层13。第一涂覆层12和第二涂覆层13的数量都为两层，基材层的数量为一层。陶瓷隔膜由上到下的层结构为第二涂覆层13、第一涂覆层12、基材层11、第一涂覆层12、第二涂覆层13。陶瓷隔膜1的上下表面分别连接着动力锂电池的正极极片和负极极片，在基材层11的两个表面对称分布第一涂覆层12和第二涂覆层13，形成镜像结构，加强了对正负极极片的机械隔离，同时又不影响锂离子的透过性，从而延长了动力锂电池的使用寿命。陶瓷隔膜1的总厚度为20-40μm，基材层11厚度为9-20μm，第一涂覆层12厚度为2-5μm，第二涂覆层13的厚度为2-5μm。在本实施例中，陶瓷隔膜1的厚度为21μm，基材层11的厚度为9μm，每层第一涂覆层12和第二涂覆层13的厚度都为3μm。在一些实施例中，陶瓷隔膜1的厚度为36μm，基材层11的厚度为20μm，每层第一涂覆层12和第二涂覆层13的厚度都为4μm。具体地，无机纳米陶瓷颗粒包括第一无机纳米陶瓷颗粒和第二无机纳米陶瓷颗粒，第一涂覆层12由上述第一无机纳米陶瓷颗粒制成，第二涂覆层13由上述第二无机纳米陶瓷颗粒制成，其中上述第一无机纳米陶瓷颗粒与上述第二无机纳米陶瓷颗粒的组成成分不同。上述第一无机纳米陶瓷颗粒和上述第二无机纳米陶瓷颗粒的粒径为0.1-2μm。具体地，上述第一无机纳米陶瓷颗粒的组成成分包括：二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化锆气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化镁气凝胶粉体中的一种或多种。在本实施例中，第一无机纳米陶瓷颗粒为二氧化硅气凝胶陶瓷颗粒。上述第一无机纳米陶瓷颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷隔膜，包括基材层和涂覆层，其特征在于，所述基材层包括上表面和下表面，所述涂覆层覆盖所述基材层的上表面和下表面，所述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷隔膜，包括基材层和涂覆层，其特征在于，所述基材层包括上表面和下表面，所述涂覆层覆盖所述基材层的上表面和下表面，所述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。2.根据权利要求1所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层的数量为两层，所述第二涂覆层的数量为两层，所述基材层的数量为一层，所述陶瓷隔膜由上到下的层结构为所述第二涂覆层、所述第一涂覆层、所述基材层、所述第一涂覆层、所述第二涂覆层。3.根据权利要求2所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述无机纳米陶瓷颗粒包括第一无机纳米陶瓷颗粒和第二无机纳米陶瓷颗粒，所述第一涂覆层由所述第一无机纳米陶瓷颗粒制成，所述第二涂覆层由所述第二无机纳米陶瓷颗粒制成，其中所述第一无机纳米陶瓷颗粒与所述第二无机纳米陶瓷颗粒的组成成分不同。4.根据权利要求3所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述第一涂覆层由所述第一无机纳米陶瓷颗粒制成包括：由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化锆气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化镁气凝胶粉体中的一种或多种制成。5.根据权利要求3所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述第二涂覆层由所述第二无机纳米陶瓷颗粒制成包括：由氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锆、碳酸镁、碱式碳酸镁、碳酸钙粉体的一种或多种制成。6.根据权利要求1所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述基材层为聚烯烃膜、芳纶膜或者聚酰亚胺膜。7.根据权利要求2所述的陶瓷隔膜，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷利民，安欣欣，戴亨伟，张耀，王明旺，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44