一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法技术

本发明专利技术提供一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，包括以下步骤：1)改性的碱性陶瓷粉末制备：将短碳链磷酸和溶剂混合搅拌均匀，然后加入碱性陶瓷粉末搅拌均匀得到混合溶液，再升温至150℃‑200℃搅拌反应5‑10h，经漂洗、过滤、真空干燥后，得到改性的碱性陶瓷粉末；2)改性陶瓷浆料制备：将由步骤1)制得的改性的碱性陶瓷粉末、去离子水和粘结剂混合搅拌0.5‑3h，得到改性陶瓷浆料；3)涂布：将由步骤2)制得的改性陶瓷浆料涂布在聚烯烃基膜的一侧或两侧，干燥后形成改性陶瓷涂层，制得高安全性陶瓷涂覆隔膜。本发明专利技术增强隔膜的力学性能，维持隔膜透气性不变，维持碱性陶瓷涂层的热稳定性，提高锂电池的导电和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法
本专利技术涉及锂电池隔膜制备
，特别涉及一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法。
技术介绍
锂离子电池作为新型的高能化学电源，在高温或高效率充放电等条件下，电池体系的热效应会引起电池内部的热积累，极易导致热失控及聚烯烃隔膜熔解，引发电芯大面积短路，从而引起锂电池的燃烧和爆炸。陶瓷材料是一种耐热性能好的无机材料，也是目前解决聚烯烃隔膜热收缩问题的主要手段，如申请号为CN201410663119.7的一种陶瓷隔膜及其制备方法和应用，通过在微孔膜一侧或两侧涂覆氧化铝陶瓷层，改善了隔膜的热稳定性，但在动力/储能系统对电池的高输出、高容量的情况下，电池在异常行为发生着火或爆炸的可能性是现有电池的几倍至几十倍，对隔膜的热稳定性要求更高。碱性陶瓷具有水份低，吸热量大，且有抑烟性、阻燃性、硬度低，使电芯产气少等优点碱性陶瓷较市场通用陶瓷材料具有更好的性能，是一种潜在可发展的陶瓷隔膜涂覆材料。但碱性陶瓷表面有大量的羟基，是一种极性很强的无机化合物，具有极强的亲水性，易形成团聚体，使其与极性相差较大的聚烯烃隔膜之间的相容性较差，易导致“掉粉”现象，使涂覆隔膜的力学性能较差，且常规碱性陶瓷一般使用的是亚微级，比表面积在4-8m2/g，极易吸附水分和粉尘杂质，影响锂电池的安全性能。专利CN102569700A公开了一种对无机陶瓷进行接枝改性的方法，选用苯环上带有羧基等活性基团的苯磺酸钠衍生物对陶瓷进行接枝，再将接枝后的磺酸钠盐通过离子交换得到含SO3Li的陶瓷功能微粉，在陶瓷分散性上体现了一定的性能优势，但是接枝单体空间位阻较大，影响接枝效果，而且离子交换会降低产品产率。专利CN103956450B公开了一种锂离子电池用复合隔膜及其制备方法，陶瓷表面通过接枝含磺酸盐或羧酸盐的表面活性剂，改善了隔膜性能，但该制备过程引入了脱水剂进行缩合反应，引入杂质增大产品生产成本，虽然改善了因位阻较大带来的低接枝效果，但引入杂质钠离子，且因磺酸盐或羧酸盐的存在，仍存在较大位阻，致使接枝率最大为30％，效率较低。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在之缺失，提供一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，其能增强隔膜的力学性能，能维持隔膜透气性不变，保留了碱性陶瓷的热稳定性，能保证隔膜生产或使用过程中不吸附水分和杂质，提高锂电池的导电性能和安全性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，包括以下步骤：1)改性的碱性陶瓷粉末制备：将短碳链磷酸和溶剂混合，在搅拌罐中搅拌均匀，然后加入碱性陶瓷粉末，在转速为8000-15000r/min的条件下密封搅拌0.5-1h，得到混合溶液，再将混合溶液升温至150℃-200℃搅拌反应5-10h，经漂洗、过滤、真空干燥后，得到改性的碱性陶瓷粉末；2)改性陶瓷浆料制备：将由步骤1)制得的改性的碱性陶瓷粉末、去离子水和粘结剂混合搅拌0.5-3h，得到改性陶瓷浆料；3)涂布：将由步骤2)制得的改性陶瓷浆料采用一定的涂布方式涂布在聚烯烃基膜的一侧或两侧，经在40℃-80℃的条件下干燥2-5min后形成改性陶瓷涂层，制得高安全性的陶瓷涂覆隔膜，其中，涂布速度为20-60m/min，聚烯烃基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯和聚丙烯复合膜中的一种，聚烯烃基膜的厚度为4-50μm。作为一种优选方案，步骤1)中的短碳链磷酸为丁基磷酸、乙烯基磷酸、二戊基磷酸、己基膦酸、羟乙基磷酸、羟丙基磷酸、2-羧乙基甲基磷酸、2-羧乙基苯基磷酸或二(2-乙基己基)磷酸磷酸中的一种。作为一种优选方案，步骤1)中的溶剂为乙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮中的一种。作为一种优选方案，步骤1)中的碱性陶瓷粉末为氢氧化镁、氢氧化铝或勃姆石中的一种或几种。作为一种优选方案，步骤1)中短碳链磷酸质量占改性的碱性陶瓷粉末质量的5-30％。作为一种优选方案，步骤2)中的去离子水的质量比为40-80％，改性的碱性陶瓷粉末的质量比为18-55％和粘结剂的质量比为0.5-2％。作为一种优选方案，所述粘结剂为聚丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡胶、苯丙乳胶或聚氨酯中的一种或几种。作为一种优选方案，步骤3)中的涂布方式为丝网印刷涂布、凹版涂布、刮涂涂布、喷涂涂布或网纹辊涂布中的一种。作为一种优选方案，步骤3)中的改性陶瓷涂层的厚度为3-6μm作为一种优选方案，所述短碳链磷酸类的结构式为：其中，“—R”为短烷基链。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和优势，具体而言，采用短碳链磷酸类对碱性陶瓷进行表面改性，通过磷酸基团与陶瓷表面的羟基发生酯化反应，使陶瓷表面由亲水性变为亲油性，提高了碱性陶瓷材料的分散性、润湿性；短碳链膦酸中的疏水基团与聚烯烃中C3-C8碳骨架相契合，通过分子间作用力可以稳定的存在聚烯烃中，改善了陶瓷与聚烯烃高分子隔膜间的相容性，避免“掉粉”现象，增强了涂覆隔膜的力学性能；含磷有机化合物具有阻燃效果，可以减缓或中断聚烯烃烃的气相氧化的链反应，降低了锂电池因异常行为发生燃烧或爆炸的可能性，这样能在保留碱性陶瓷涂层的热稳定性，维持隔膜透气性不变之余，又提高锂电池隔膜的安全性；短碳链膦酸中接枝并未引入杂离子，且短碳链膦酸接枝后降低了陶瓷隔膜表面的吸水性能，保证隔膜生产或使用中不吸附水分、杂质，提高锂电池的导电性能和安全性能。为更清楚地阐述本专利技术的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合具体实施例来对本专利技术作进一步详细说明：具体实施方式实施例1一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，包括以下步骤：1)改性的碱性陶瓷粉末制备：将25g己基磷酸和1L乙醇混合，在搅拌罐中搅拌均匀，然后加入500g氢氧化镁粉末，在转速为8000r/min的条件下密封搅拌0.5h，得到混合溶液，再将混合溶液升温至160℃-180℃搅拌反应5h，经漂洗、过滤、真空干燥后，得到改性的碱性氢氧化镁粉末；2)改性陶瓷浆料制备：将300g由步骤1)制得的改性的碱性氢氧化镁粉末、500g去离子水和10g聚丙烯酸乙酯混合搅拌1h，得到改性陶瓷浆料；3)涂布：将由步骤2)制得的改性陶瓷浆料采用丝网印刷涂布方式涂布在厚度为15μm的聚丙烯膜的一侧，经在温度为40℃-80℃的条件下干燥3min后形成改性陶瓷涂层，制得高安全性的陶瓷涂覆隔膜；其中，涂布速度为30-40m/min，改性陶瓷涂层的厚度为4μm。实施例2一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，包括以下步骤：1)改性的碱性陶瓷粉末制备：将60g二戊基磷酸和1L乙醇混合，在搅拌罐中搅拌均匀，然后加入500g氢氧化铝粉末，在转速为10000r/min的条件下密封搅拌1h，得到混合溶液，再将混合溶液升温至160℃-180℃搅拌反应8h，经漂洗、过滤、真空干燥后，得到改性的碱性氢氧化铝粉末；2)改性陶瓷浆料制备：将300g由步骤1)制得的改性的碱性氢氧化铝粉末、500g去离子水和10g聚乙烯醇混合搅拌1h，得到改性陶瓷浆料；3)涂布：将由步骤2)制得的改性陶瓷浆料采用凹版涂布方式涂布在厚度为4μm的聚丙烯膜的一侧，经在温度为40℃-80℃的条件下干燥5min后形成改性陶瓷涂层，制得高安全性的陶瓷涂覆隔膜；其中，涂布速度为30-40m/min，改性陶瓷涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)改性的碱性陶瓷粉末制备：将短碳链磷酸和溶剂混合，在搅拌罐中搅拌均匀，然后加入碱性陶瓷粉末，在转速为8000‑15000r/min的条件下密封搅拌0.5‑1h，得到混合溶液，再将混合溶液升温至150℃‑200℃搅拌反应5‑10h，经漂洗、过滤、真空干燥后，得到改性的碱性陶瓷粉末；2)改性陶瓷浆料制备：将由步骤1)制得的改性的碱性陶瓷粉末、去离子水和粘结剂混合搅拌0.5‑3h，得到改性陶瓷浆料；3)涂布：将由步骤2)制得的改性陶瓷浆料采用一定的涂布方式涂布在聚烯烃基膜的一侧或两侧，经在40℃‑80℃的条件下干燥2‑5min后形成改性陶瓷涂层，制得高安全性的陶瓷涂覆隔膜，其中，涂布速度为20‑60m/min，聚烯烃基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯和聚丙烯复合膜中的一种，聚烯烃基膜的厚度为4‑50μm。

【技术特征摘要】
1.一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)改性的碱性陶瓷粉末制备：将短碳链磷酸和溶剂混合，在搅拌罐中搅拌均匀，然后加入碱性陶瓷粉末，在转速为8000-15000r/min的条件下密封搅拌0.5-1h，得到混合溶液，再将混合溶液升温至150℃-200℃搅拌反应5-10h，经漂洗、过滤、真空干燥后，得到改性的碱性陶瓷粉末；2)改性陶瓷浆料制备：将由步骤1)制得的改性的碱性陶瓷粉末、去离子水和粘结剂混合搅拌0.5-3h，得到改性陶瓷浆料；3)涂布：将由步骤2)制得的改性陶瓷浆料采用一定的涂布方式涂布在聚烯烃基膜的一侧或两侧，经在40℃-80℃的条件下干燥2-5min后形成改性陶瓷涂层，制得高安全性的陶瓷涂覆隔膜，其中，涂布速度为20-60m/min，聚烯烃基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯和聚丙烯复合膜中的一种，聚烯烃基膜的厚度为4-50μm。2.根据权利要求1所述的一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法，其特征在于：步骤1)中的短碳链磷酸为丁基磷酸、乙烯基磷酸、二戊基磷酸、己基膦酸、羟乙基磷酸、羟丙基磷酸、2-羧乙基甲基磷酸、2-羧乙基苯基磷酸或2-乙基己基磷酸中的一种。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周素霞，王晓明，杨浩田，韦程，
申请(专利权)人：东莞市卓高电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44