一种具有闭孔性能的陶瓷涂层及含有该陶瓷涂层的锂离子电池隔膜制造技术

本发明专利技术提供一种具有闭孔性能的陶瓷涂层，该陶瓷涂层由以下质量百分含量的组分组成：20％至30％的无机颗粒、10％至15％的低熔点高分子微粒、2％至10％的粘结剂，其余含量为溶剂。本发明专利技术还提供一种由聚烯烃微孔膜及涂覆在聚烯烃微孔膜一侧上的上述具有闭孔性能的陶瓷涂层的锂离子电池隔膜。本发明专利技术的锂离子电池隔膜闭孔温度低、破膜温度高、热收缩小以及与聚烯烃基膜粘结性好，可以有效提高锂电池的安全性能，且隔膜制备工艺简单，适合工业化生产。

Ceramic coating with closed cell performance and lithium ion cell separator containing the ceramic coating

The invention provides an obturator performance of ceramic coating. The ceramic coating is composed of the following content components: binder inorganic particles, 20% to 30% and 10% to 15% of the low melting point of polymer particles, 2% to 10%, the content of solvent. The invention also provides a lithium ion battery separator made of polyolefin microporous membrane and ceramic coating with closed cell performance on the side of polyolefin microporous membrane. Lithium ion battery separator of the invention, the low temperature of the obturator membrane rupture of high temperature, thermal shrinkage and good bonding polyolefin and basement membrane can effectively improve the safety and performance of lithium batteries, and the diaphragm has the advantages of simple preparation process suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种具有闭孔性能的陶瓷涂层及含有该陶瓷涂层的锂离子电池隔膜
本专利技术涉及锂离子电池隔离膜
，特别涉及一种具有闭孔性能的陶瓷涂层及含有该陶瓷涂层的锂离子电池隔膜。
技术介绍
随着《节能与新能源汽车产业发展规划》和《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》的陆续颁布，节能、环保的新能源已成为我国汽车行业的主要战略取向。锂离子电池作为电动汽车的重要组成部分，其需求量也日益增加。隔膜作为锂离子电池的关键部件，其性能直接影响锂电池的容量、循环以及安全性能，因此高性能隔膜的开发与研究势在必行。锂离子电池隔膜主要有聚烯烃微孔膜、聚合物/无机复合膜、无纺布隔膜、凝胶聚合物电解质膜。聚烯烃微孔膜以其良好的机械性能和热稳定性能受到了广大锂电池厂商的青睐。但是聚烯烃微孔膜低温不闭孔、高温易收缩的问题影响锂电池的安全性能，制约了隔膜的应用范围。因此，闭孔温度和破膜温度是影响隔膜安全性能的最主要因素。闭孔温度较低时，锂离子电池发生过充或内外短路时，隔膜在热作用下迅速关闭微孔，电阻上升2-3个数量级，切断电流，防止电池内部温度因电流过大而进一步上升。当温度高于破膜温度时，聚烯烃微孔膜会完全熔化使得正负极接触短路，引起失火爆炸。闭孔温度和破膜温度的差值是衡量电池性能的重要指标，差值越大，电池的安全性能越好。锂离子电池隔膜的闭孔温度和破膜温度取决于聚合物本身的熔点，如聚丙烯隔膜的闭孔温度为160-165℃、破膜温度为170-180℃；聚乙烯隔膜的闭孔温度为120-130℃、破膜温度为140-150℃。聚烯烃隔膜的破膜温度和闭孔温度温差较小，给锂离子电池的安全性能造成较大的隐患。如何降低聚烯烃微孔膜的闭孔温度、提高破膜温度的研究迫在眉睫。CN104022250A公开一种锂离子电池隔膜及其制备方法，该隔膜的一面涂覆起到降低闭孔温度作用的聚烯烃涂层，另一面涂覆起到提高破膜温度的纳米陶瓷材料涂层。CN104157811A公开一种锂离子电池复合隔膜、制备方法和应用，聚烯烃隔膜的一面高分子微球基涂层和涂覆在聚烯烃微孔膜另一侧面的无机陶瓷基涂层，可以显著提搞电池的安全性能。但聚烯烃隔膜两面涂覆功能不同的涂层，工艺较为繁琐，不利于工业化生产，而且会影响隔膜的透气性。CN10311992091A公开一种具有优良闭孔性能的锂离子电池用无纺布陶瓷隔膜及工艺，在无纺布基材的两面均匀涂布具有闭孔性能的陶瓷涂层。该专利将带有闭孔功能的PE粉添加到陶瓷涂层中，调节加热辊的辊面温度使PE粉初期熔融，不仅可以增加无机颗粒和PE微粉间的结合力以及涂层和无纺布之间的结合力，而且可以有效提高闭孔温度和破膜温度的温度差，提高隔膜的安全性能。但是，经过加热辊压光处理使PE粉熔融，分子链链段自由伸展，造成基膜堵孔或孔径分布不均，特别是基材若为孔隙率较低的的聚烯烃隔膜时尤为明显。
技术实现思路
为解决是上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种具有闭孔性能的陶瓷涂层，该陶瓷涂层由以下质量百分含量的组分组成：20％至30％的无机颗粒、10％至15％的低熔点高分子微粒、2％至10％的粘结剂，其余含量为溶剂。优选地，所述的无机颗粒包括：三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化镁、氧化锌中的一种或者多种。其中无机颗粒的平均粒径为0.1μm至1μm时，制备的陶瓷涂层效果最好。优选地，所述的低熔点高分子微粒包括：低密度聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或者多种。其中，低熔点高分子微粒的中值粒径为0.1um至2um。该高分子微粒的熔点在100℃以下，当电池正常工作时，高分子微粒作为一种有机填料均匀分散于经偶联剂改性处理的无机颗粒中，可在一定程度上降低无机颗粒间的静电吸引作用，防止无机颗粒间的团聚；当电池过充或短路时，高分子微粒熔融，分子链链段迅速伸展，将聚烯烃的微孔封堵，切断电流，防止电池内部温度进一步上升。优选地，所述的粘结剂包括：聚偏氟乙烯、丙烯晴多元聚合物、聚氨酯中的一种或者多种。优选地，所述的溶剂包括：四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二甲基酰胺、N-甲基吡络烷酮、酒精中的一种或多种。优选地，所述的无机颗粒经硅烷偶联剂改性处理；在对无机颗粒改性过程中，所述的硅烷偶联剂用量占无机颗粒重量的0.5％至3％。偶联剂可以有效包覆无机粉体，降低粉体的表面极性、提高与浆液的润湿性能、减小界面张力，有助于无机粉体均匀分散于浆料中。所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。所述的硅烷偶联剂用量为无机粉体的0.5～3％。添加量小于0.5％时，粉体表面无法完全被偶联剂包覆，在浆液中分散性差；添加量大于3％时，多余的硅烷偶联剂会在粉体表面形成多层物理吸附或分散在浆液中，这不仅对粉体的表面改性起不到积极作用，甚至还会降低粉体与浆液之间的相互作用。进一步地，所述的无机颗粒经硅烷偶联剂改性处理包括如下步骤：1)利用乙醇和水对硅烷偶联剂进行稀释处理；2)将无机颗粒预先加热至50℃至70℃，将稀释处理的硅烷偶联剂与预热后的无机颗粒进行混合、搅拌均匀；3)烘干即得到经硅烷偶联剂改性处理的无机颗粒。偶联剂、乙醇和去离子水的体积比可以是15:80:6至25:68:10，具体实施中，偶联剂、乙醇和去离子水的体积比可以是15:80:6、17:78:9、19:76:8、22:70:7、25:68:10；当偶联剂、乙醇和去离子水的体积比为20:72:8时，对硅烷偶联剂进行稀释效果最佳。将稀释处理的硅烷偶联剂与预热后的无机颗粒进行混合、搅拌过程中，可以用滴管将稀释处理的硅烷偶联剂缓慢注入搅拌器中，充分搅拌。一种锂离子电池隔膜，所述的锂离子电池隔膜包括聚烯烃微孔膜及涂覆在聚烯烃微孔膜一侧上陶瓷涂层，所述的陶瓷涂层为权利要求1至7任一所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层。离子电池隔膜包括聚烯烃微孔膜及涂覆在聚烯烃微孔膜一侧上的具有闭孔性能的陶瓷涂层。该单面涂层就可以同时实现降低隔膜的闭孔温度和提高破膜温度的作用。所述锂离子电池隔膜的厚度为20～50μm，其中聚烯烃微孔膜的厚度为16～40μm，具有闭孔性能的陶瓷涂层厚度为1～10μm，优选2～6μm。优选地，所述的聚烯烃微孔膜包括：聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚丁烯膜和聚氯乙烯膜中的一种或多种。优选地，所述的聚烯烃微孔膜的厚度为16μm至40μm，所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层的厚度为1μm至10μm。所述锂离子电池隔膜的厚度为20～50μm，其中聚烯烃微孔膜的厚度为16～40μm，具有闭孔性能的陶瓷涂层厚度为1～10μm，优选2～6μm。由上述聚烯烃微孔膜和具有闭孔性能的陶瓷涂层组成的锂离子电池隔膜，闭孔温度低、破膜温度高、热收缩小以及与聚烯烃基膜粘结性好。上述厚度范围内，该电池隔膜的性能会更好。所述的锂离子电池隔膜的制备方法，包括如下步骤：(1)对无机颗粒进行硅烷偶联剂改性处理；(2)取计量改性后的无机颗粒、高分子微粒均匀分散在溶剂中，然后加入粘结剂高速搅拌、球磨形成具有闭孔性能的陶瓷浆料。由于无机粉体比表面积大，在浆料中容易软团聚，软团聚使浆料的粒径过大，同时也会影响浆料的稳定性。球磨主要是为了破坏软团聚，保证浆料的稳定性。(3)将具有闭孔性能的陶瓷浆料涂覆在聚烯烃微孔膜的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，该陶瓷涂层由以下质量百分含量的组分组成：20％至30％的无机颗粒、10％至15％的低熔点高分子微粒、2％至10％的粘结剂，其余含量为溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，该陶瓷涂层由以下质量百分含量的组分组成：20％至30％的无机颗粒、10％至15％的低熔点高分子微粒、2％至10％的粘结剂，其余含量为溶剂。2.如权利要求1所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，所述的无机颗粒包括：三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化镁、氧化锌中的一种或者多种。3.如权利要求1所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，所述的低熔点高分子微粒包括：低密度聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或者多种。4.如权利要求1所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，所述的粘结剂包括：聚偏氟乙烯、丙烯晴多元聚合物、聚氨酯中的一种或者多种。5.如权利要求1所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，所述的溶剂包括：四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二甲基酰胺、N-甲基吡络烷酮、酒精中的一种或多种。6.如权利要求1或2所述的具有闭孔性能的陶瓷涂层，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峥，郑守扬，赵静，
申请(专利权)人：旭成福建科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35