一种电池隔膜的制备方法及电池隔膜技术

本申请公开了一种电池隔膜的制备方法及电池隔膜。本申请的制备方法包括将形状不规则的D50为0.4-2.0μm的无机粒子和粒径小于1μm的有机粒子均匀分散于溶剂中，制成浆料，将浆料涂覆于基膜上，干燥去除溶剂获得电池隔膜，溶剂包括去离子水和有机溶剂，去离子水和有机溶剂体积比为50-100:1。本申请的制备方法，简单、方便、易操作。在浆料中同时使用不同尺寸和形状的无机粒子和有机粒子，同时使用去离子水和有机溶剂，利用两种粒子互补，保障电池隔膜的耐热性，提高了电池隔膜与正负极片间的粘结性，两种溶剂混合使用对电池隔膜吸液率和保液率都有提高，有助于提高电池的循环性，也为制备高安全性能锂离子电池奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池隔膜领域，特别是涉及一种电池隔膜的制备方法，及其制备的电 池隔膜。
技术介绍
锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。隔膜作为锂电池四大材料之一，尽管并 不参与电池中的电化学反应，但却是锂电池中的重要组件。作为锂离子电池的隔膜，以聚烯 烃微孔膜为代表的隔膜，在锂离子电池中起到隔离正/负极片和提供离子传导通道的作用， 其性能对锂离子电池的安全性能与电性能都有重要影响。另外，电池的容量、循环性能和充 放电电流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系，隔膜性能的改善对提高锂离子电池的 综合性能有着重要作用。 目前，商品化的锂电池隔膜以聚烯烃，如聚乙烯(缩写PE)、聚丙烯(缩写PP)，的单 层薄膜或者多层薄膜为主。但是，聚烯烃类聚合物对电解液的吸收和保持能力较弱，这对锂 电池的充放电效率有一定的影响。此外，聚烯烃微孔膜在电池内部发生短路、过充等情况造 成温度升高时，会发生热熔融而使其内部微孔关闭，微孔结构变成无孔结构，使电阻急剧上 升，电极反应停止，起到关闭（shutdown)作用。然而，随着便携式设备轻薄化和大型电动汽 车的普及，锂离子电池的能量密度不断增高，这不仅要求隔膜具有关闭作用，而且要求隔膜 耐热。而聚烯烃微孔膜无法满足高容量电池对于隔膜耐热的安全要求。 现有的针对隔膜安全性能的研究主要包括：（1)采用三层隔膜PP/PE/PP，这是 Celagrd公司专利技术US006080507A，外层的两个PP层充当保护层，内层PE材料充当闭孔 层，当电池发生热失控时，电池温度升高，当温度达到PE层熔点时，PE层开始熔化，关闭微 孔，截断电池电流。而PP层耐热性较好，没有熔化，充当保护层。该专利技术的不足是三层隔 膜一般较厚，厚度通常在16μπι以上，而且PP层熔点为165°C，耐热性能有限，电池安全性能不 够。（2)采用复合隔膜，复合层主要材料为陶瓷粒子，耐热性能比三层聚烯烃隔膜更好。例如 专利申请CN103733380A中提到采用无机粒子涂覆多孔基材，形成复合隔膜;但是，这类复合 隔膜与电池正极片和负极片之间的粘结性能较差，电池性能达不到理想的效果。专利申请 CN102569701中提到在隔膜材料上采用两次涂布方法，第一次涂布陶瓷粒子，第二次涂布聚 合物，聚合物起粘结作用;但是，这种方式的缺点是两次涂布成本较高，并且，两层涂层的孔 隙率不一致，使复合隔膜的孔径曲折度增加，影响电池性能。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种电池隔膜的制备方法及其制备的电池隔膜。为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种电池隔膜的制备方法，包括将形状不规则的D50为 0.4-2 .Ομπι的无机粒子和粒径小于Ιμπι的有机粒子均匀分散于溶剂中，制备成浆料，然后将 浆料涂覆于基膜上，干燥去除溶剂即获得本申请的电池隔膜，溶剂包括去离子水和有机溶 剂。需要说明的是，本申请的制备方法将特殊大小、形状和性能的两种粒子，即无机粒 子和有机粒子混合，用于制备复合的电池隔膜，其中无机粒子能够提高电池隔膜的耐热性， 而有机粒子则能够增强隔膜与正极片和负极片之间的粘结性，从而减少了电池的变形，提 高了电池的良率，并且，有机粒子还能提高隔膜的吸液率和保液率。还需要说明的是，本申请的制备方法，同时采用去离子水和有机溶剂制备浆料，第 一，避免了全部采用有机溶剂所带来的安全和环保问题;第二，去离子水和有机溶剂混合使 用，有机溶剂对有机粒子具有"软化"作用，能够增加所制备的电池隔膜的吸液能力，这是单 独采用去离子水作为溶剂所不具备的。此外，有机粒子部分溶解后具有粘结性，浆料体系不 再需要加入其它粘结剂。 优选的，无机粒子和有机粒子的重量比为10-1:1。 需要说明的是，无机粒子和有机粒子的用量直接影响电池隔膜的耐热性、粘结性、 吸液率和保液率等性能，本申请经过大量的实验和研究，为使电池隔膜达到最优效果，优选 的控制两者的重量比为10-1: 1。可以理解，在较次的方案或者一些特殊需求中，无机粒子和 有机粒子可以不按照本申请所限定的范围。 优选的，无机粒子为以氧化铝、氢氧化铝、氧化娃、氧化钛、氧化错、钛酸钡和硫酸 钡中的至少一种为主要成份的无机颗粒。优选的，有机粒子为甲基丙烯酸甲酯、偏氟乙烯、丙烯腈、六氟丙烯等的均聚物或 共聚物。优选的，溶剂包括去离子水和有机溶剂，有机溶剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、乙 醇、乙醚、乙酸乙酯中的至少一种。优选的，去离子水和有机溶剂的体积比为50-100:1。优选的，基膜为单层或多层的聚烯烃微孔膜。更优选的方案中，基膜为单层的聚丙 烯或聚乙烯。需要说明的是，其中多层的聚烯烃微孔膜，通常为聚丙烯微孔膜和聚乙烯微孔 膜形成的多层结构。优选的，浆料中还包括水溶性分散剂和润湿剂。需要说明的是，浆料中添加水溶性分散剂和润湿剂的目的仅仅是为了使无机粒子 和有机粒子分散更加均匀，避免其团聚，影响涂层质量。可以理解，如果可以采用物理的方 式使无机粒子和有机粒子分散均匀，可以不添加水溶性分散剂和润湿剂。本申请的另一面还公开了一种电池隔膜，其包括基膜和涂覆在所述基膜的至少一 个表面的涂层，其中，涂层主要含有形状不规则的D50为0.4-2.Ομπι的无机粒子和粒径小于1 μπι的有机粒子。 优选的，无机粒子和有机粒子的重量比为10-1:1。 需要说明的是，本申请的电池隔膜实际上就是采用本申请的制备方法所制备的电 池隔膜。 本申请的另一面还公开了一种采用本申请的电池隔膜的锂离子电池。可以理解，本申请的电池隔膜通过对其涂层进行改进优化，使得电池隔膜即具有 良好的耐热性，又保障了电池隔膜与正极片、负极片之间的粘结性，同时，还具有良好的吸 液率和保液率，使得，采用本申请的电池隔膜的锂离子电池，各方面的性能都有所提高。由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：本申请的电池隔膜的制备方法，简单、方便、易于操作。并且，本申请在浆料中同时 使用不同尺寸大小和形状的无机粒子和有机粒子，利用两种粒子性能互补，即保障了电池 隔膜的耐热性，又提高了电池隔膜与正极片和负极片之间的粘结性，同时，制备方法中同时 采用去离子水和有机溶剂，对电池隔膜的吸液率和保液率都有提高，这有助于提高电池的 循环性等电池性能，也为提供高安全性能的锂离子电池奠定了基础。【附图说明】图1是本申请实施例中电池隔膜的结构示意图，其中1为基膜，2为涂层，3为有机粒 子，4为无机粒子；图2是本申请实施例中电池隔膜的压敏粘胶带180〇剥离强度试验示意图，其中21 为电池隔膜，22为双面胶，23为金属板，24为压敏粘胶带。【具体实施方式】涂覆无机粒子的复合电池隔膜中，涂层中起耐热性能的陶瓷粒子用量大，厚度较 厚，这不利于锂离子电池的轻薄化;并且无机粒子涂层与电池正负极片之间的粘结性差，使 电池一体性不好；同时，无机涂层的复合电池隔膜，其电解液浸润性和吸液性能都较差;这 些都对电池的整体性能有影响，限制了锂离子电池的应用。而本申请的制备方法及其制备的电池隔膜，其涂层中包含有两种大小、形貌和性 能的粒子，无机粒子保障了电池隔膜的耐热性，有机粒子保障了电池隔膜的粘结性、吸液率 和保液率，采用本申请的电池隔膜，从而整体上协调了锂离子电池各方面的性能，从而提高 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括将形状不规则的D50为0.4‑2.0μm的无机粒子和粒径小于1μm的球形有机粒子均匀分散于溶剂中，制备成浆料，然后将所述浆料涂覆于基膜上，干燥去除溶剂即获得所述电池隔膜；所述溶剂包括去离子水和有机溶剂，所述去离子水和有机溶剂的体积比为50‑100:1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，曹志锋，瞿威，
申请(专利权)人：深圳中兴创新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44