一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法技术

一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法，属于电池隔膜的技术领域，通过在基膜的一侧端面或者两侧端面涂布浆料层，然后经烘干得到自降温防闭孔的锂离子电池隔膜，所述浆料层为陶瓷浆料或者赤藻糖醇改性陶瓷浆料，且至少在基膜的一侧端面涂布赤藻糖醇改性陶瓷浆料，并公开了具体的制备赤藻糖醇改性陶瓷浆料的方法，本发明专利技术中的制备方法为生产自降温防闭孔的锂离子电池隔膜提供了稳定、高效的工艺，制备的赤藻糖醇改性陶瓷浆料既具有陶瓷浆料的高温下低收缩率和高安全性。

Preparation method of self cooling and anti closing lithium ion battery separator

A preparation method of a lithium ion battery separator self cooling anti obturator, which belongs to the technical field of battery separator, the film side end face or side faces of the coating layer, and then dried by lithium ion battery separator from the cooling proof obturator, slurry layer is made of ceramic slurry or erythritol modified of ceramic slurry, and at least one side of a base film coated surface of erythritol modified ceramic slurry, preparation method of erythritol modified ceramic slurry concrete and open, the preparation method of the invention provides a stable and efficient process for the production of lithium-ion batteries from the anti cool diaphragm obturator high temperature, erythritol, preparation of modified ceramic slurry with ceramic slurry under low shrinkage and high security.

【技术实现步骤摘要】
一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法
本专利技术属于电池隔膜的
，涉及一种锂离子电池隔膜，具体涉及一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法。本专利技术锂离子电池隔膜耐热收缩性好，安全性高，热稳定性好，隔膜使用寿命长；本专利技术制备方法简单、易操作，制备的锂离子电池隔膜机械性能好。
技术介绍
电池隔膜在锂电池中的基本作用为隔开正负极，并且吸附电解液允许锂离子通过。3C产品包括计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(ConsumerElectronics)，是锂电池应用的主要领域，对于3C产品的锂电池，仅使用PP隔膜和PE隔膜，其性能就能得到较好的满足。但是随着电动汽车的不断发展,锂电池的性能必须进一步提升才能满足电动汽车的要求,比如在安全性、充放电性能、循环性能及倍率性等方面，电动汽车用锂电池就比3C产品用锂电池有更加严格的要求。目前在提高锂电池隔膜性能方面的发展研究以改善隔膜表面性质和调整隔膜基体材料为主。在改善隔膜表面性质方面主要的研究方向是隔膜涂布处理，就是在隔膜表面涂覆一层陶瓷浆料，就目前情况来看陶瓷涂布隔膜是提高锂电池安全性的最有效方式，隔膜涂布陶瓷浆料后可有效地提高隔膜的耐热收缩性、安全性、热稳定性以及改善隔膜的机械强度，从而延长隔膜的使用寿命。现市面上的锂离子电池隔膜，无论是陶瓷氧化铝隔膜还是PVDF隔膜，都受隔膜自身材质限制，当隔膜受到温度超过130℃时，隔膜会出现永久闭孔现象，锂离子电池隔膜会失去透过锂离子的功能，导致锂电池报废。在实际生活中，经常会因人为操作或意外事故，导致锂电池在短时间内承受高温，如温度超过闭孔温度，锂电池会报废，造成经济损失。因次，寻求一种延缓隔膜高温闭孔问题的方法是目前丞待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术弥补了现有技术的不足，提供了一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法，该方法提供了一个成熟稳定的制备方法，该制备方法生产的电池隔膜具有涂布浆料层致密、均匀、粘接牢固及热收缩小的优点，显著提高了电池的安全性能和使用寿命。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法，通过在基膜的一侧端面或者两侧端面涂布浆料层，然后经烘干得到自降温防闭孔的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述浆料层为陶瓷浆料或者赤藻糖醇改性陶瓷浆料，且至少在基膜的一侧端面涂布赤藻糖醇改性陶瓷浆料，所述赤藻糖醇改性陶瓷浆料由下述方法制备：A、向安装有投入式超声波震板的行星搅拌机中加入去离子水和分散剂，分散剂占比为一级混合浆料总重的1-5％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成一级混合浆料；B、向一级混合浆料中加入中值粒径为0.5-1.2μm的陶瓷粉末，陶瓷粉末的占比为二级混合浆料总重的10-40％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成二级混合浆料；C、向二级混合浆料中加入赤藻糖醇，加入量为二级混合浆料重量的5-20％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成三级混合浆料；D、向三级混合浆料中加入水性丙烯酸胶乳液和羧甲基纤维素钠溶液，水性丙烯酸胶乳液和羧甲基纤维素钠溶液的加入量分别为三级混合浆料重量的0.5-10％和0.3-5％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成四级混合浆料；E、关闭超声波震荡，开启真空，将设备转速降低至500r/min以下，搅拌0.5-1h后关闭真空，平衡设备大气压后打开设备，形成初级赤藻糖醇改性陶瓷浆料，然后经过砂磨机研磨均匀和筛网过筛处理，得到赤藻糖醇改性陶瓷浆料。采用网纹辊涂布方式、浸泡刮液式涂布方式或喷涂的方式在基膜的一侧端面或者两侧端面涂布浆料层。所述的基膜为PP、PE、无纺布或者纤维材质的单层、双层或者多层，基膜的厚度为6-30μm。分散剂为聚丙烯酸钠、多偏磷酸钠、硅酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或一种以上的混合物，控制分散剂的pH值为7.5-8.5。聚丙烯酸钠具有增稠、分散、稳定、保水、保鲜等功效；多偏磷酸钠能防止变色、增加粘稠性、增高粘度、提高膨胀能力、增强乳化作用、防止凝胶沉淀、防止浑浊、保护食品色泽、提高防腐性能及pH值调节等作用；十二烷基硫酸钠具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能。通过在分散剂中添加正磷酸钠、氨水或两者的混合物，调节分散剂的pH值在7.5-8.5之间。氨水可起到溶解和调整酸碱度的作用，正磷酸钠在水中几乎完全分解为磷酸氢二钠和氢氧化钠，也可用于调节酸碱度，使用上述pH值调节剂与分散剂配合使用，使分散效果更好更稳定。所述的陶瓷粉末为三氧化二铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、氧化锌及二氧化钛中的一种或者一种以上的混合物。步骤A、B、C、D中搅拌速度不小于1000r/min，持续进行0.5-2h。步骤E筛网过筛处理为经过200-400目筛网。水性丙烯酸胶乳液为质量浓度50％的水性丙烯酸胶乳液，羧甲基纤维素钠溶液为质量浓度2％的羧甲基纤维素钠溶液。涂布时，利用射线测厚仪对涂布厚度进行在线监测。本专利技术的有益效果是：本专利技术的制备方法可以制备出具有自降温功能的隔膜，当温度超过120℃时，隔膜涂层中赤藻糖醇会融化并大量吸热，降低隔膜的温度，延缓隔膜闭孔。本方法制备的电池隔膜适用于人为操作或意外事故造成的短时间高温。赤藻糖醇改性陶瓷涂层膜除自身具备的热收缩性好、热稳定性好、强度高等优点外，由于赤藻糖醇的加入，在隔膜因某些因素造成隔膜温度上升时，赤藻糖醇可大量吸热。本专利技术中的制备方法为生产自降温防闭孔的锂离子电池隔膜提供了稳定、高效的工艺，工艺中添加分散剂能够改善浆料的组织性能，使得后续添加成分的分布更加均匀，后续添加成分中分别具备分散、增稠、增强乳化、防止凝胶沉淀、提高防腐性能及调节pH值的作用，添加一种或者一种以上的混合物，制备的浆料粘度适中，分散均匀，经长期研究总结pH值呈弱碱性时分散效果最佳。本专利技术隔膜闭孔温度约130-140℃，在不超过130℃时，赤藻糖醇会发生相变，吸收大量的热，防止隔膜温度持续上升造成闭孔，造成永久性的破坏。赤藻糖醇由结晶的固态吸热形变为液态时，会阻碍离子的流通，防止电池进一步发热造成更大的伤害。通过采用本专利技术方法制备的赤藻糖醇改性陶瓷浆料，在制备电池隔膜时，可省略对基膜的预处理操作(如臭氧风淋、电晕处理等)，浆料与基膜的附着力强。本申请赤藻糖醇改性陶瓷浆料的制备中，关键的一步在于加料顺序和混合先后的设置，采用先将去离子水和分散剂进行分散制备成一级混合浆料然后再加入陶瓷粉末混合形成二级混合浆料的混合方式，与先将去离子水和陶瓷浆料进行分散制备成一级混合浆料然后再加入分散剂混合的混合方式相比，制备的赤藻糖醇改性陶瓷浆料应用制备电池隔膜后存在本质的区别，采用前者(即本专利技术方式)相较于后者，锂离子电池隔膜耐热收缩性更好，安全性更高，热稳定性更好，隔膜使用寿命是后者的1.5倍以上，高温闭孔延缓效果是后者的3倍以上。附图说明图1是不同温度下烘烤60s的电池隔膜透气度变化图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1(1)、制备赤藻糖醇改性陶瓷浆料向行星搅拌机中加入去离子水和聚丙烯酸钠，然后添加氨水进行pH值调节，将pH值调节至7.5-8.5之间，最好为8，分散剂的加入量为一级混合浆料重量的3％，随后，同时进行搅拌和超声波震荡，搅拌速度1200r/min，持续进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法，通过在基膜的一侧端面或者两侧端面涂布浆料层，然后经烘干得到自降温防闭孔的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述浆料层为陶瓷浆料或者赤藻糖醇改性陶瓷浆料，且至少在基膜的一侧端面涂布赤藻糖醇改性陶瓷浆料，所述赤藻糖醇改性陶瓷浆料由下述方法制备：A、向安装有投入式超声波震板的行星搅拌机中加入去离子水和分散剂，分散剂占比为一级混合浆料总重的1‑5％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成一级混合浆料；B、向一级混合浆料中加入中值粒径为0.5‑1.2μm的陶瓷粉末，陶瓷粉末的占比为二级混合浆料总重的10‑40％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成二级混合浆料；C、向二级混合浆料中加入赤藻糖醇，加入量为二级混合浆料重量的5‑20％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成三级混合浆料；D、向三级混合浆料中加入水性丙烯酸胶乳液和羧甲基纤维素钠溶液，水性丙烯酸胶乳液和羧甲基纤维素钠溶液的加入量分别为三级混合浆料重量的0.5‑10％和0.3‑5％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成四级混合浆料；E、关闭超声波震荡，开启真空，将设备转速降低至500r/min以下，搅拌0.5‑1h后关闭真空，平衡设备大气压后打开设备，形成初级赤藻糖醇改性陶瓷浆料，然后经过砂磨机研磨均匀和筛网过筛处理，得到赤藻糖醇改性陶瓷浆料。...

【技术特征摘要】
1.一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法，通过在基膜的一侧端面或者两侧端面涂布浆料层，然后经烘干得到自降温防闭孔的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述浆料层为陶瓷浆料或者赤藻糖醇改性陶瓷浆料，且至少在基膜的一侧端面涂布赤藻糖醇改性陶瓷浆料，所述赤藻糖醇改性陶瓷浆料由下述方法制备：A、向安装有投入式超声波震板的行星搅拌机中加入去离子水和分散剂，分散剂占比为一级混合浆料总重的1-5％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成一级混合浆料；B、向一级混合浆料中加入中值粒径为0.5-1.2μm的陶瓷粉末，陶瓷粉末的占比为二级混合浆料总重的10-40％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成二级混合浆料；C、向二级混合浆料中加入赤藻糖醇，加入量为二级混合浆料重量的5-20％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成三级混合浆料；D、向三级混合浆料中加入水性丙烯酸胶乳液和羧甲基纤维素钠溶液，水性丙烯酸胶乳液和羧甲基纤维素钠溶液的加入量分别为三级混合浆料重量的0.5-10％和0.3-5％，随后同时进行搅拌和超声波震荡，形成四级混合浆料；E、关闭超声波震荡，开启真空，将设备转速降低至500r/min以下，搅拌0.5-1h后关闭真空，平衡设备大气压后打开设备，形成初级赤藻糖醇改性陶瓷浆料，然后经过砂磨机研磨均匀和筛网过筛处理，得到赤藻糖醇改性陶瓷浆料。2.根据权利要求1所述的一种自降温防闭孔的锂离子电池隔膜的制备方法，其特征在于：采用网纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锋，袁海朝，马文献，邓云飞，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13