一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法技术

本公开提供了一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法。所述方法包括如下步骤：1)制备陶瓷浆料；2)在基材层的一面或两面上涂布所述陶瓷浆料形成陶瓷层，并干燥得到陶瓷膜坯料；3)制备胶层浆料；4)将胶层浆料涂布在步骤2)所得的陶瓷膜坯料的陶瓷层的表面上，使用去离子水或蒸馏水浸泡、洗涤，再经干燥得到具有在所述陶瓷层上的胶层的微孔陶瓷复合隔膜。

【技术实现步骤摘要】
一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法
本公开属于陶瓷隔膜
，涉及一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法，由该制备方法制备的微孔陶瓷复合隔膜和包括该微孔陶瓷复合隔膜的电池。
技术介绍
近年来，随着电子产品的大屏化和新能源汽车的快速发展，对提供电力供应的锂离子电池提出了越来越高的要求。在目前的锂离子电池中，通常使用聚烯烃作为隔膜。然而，因聚烯烃膜的破膜温度较低，存在较高的安全隐患，一般是在聚烯烃表面涂覆陶瓷层以增加隔膜的热稳定性。陶瓷隔膜与极片的粘合性较差，有报道在陶瓷隔膜表面涂覆PVDF及共聚物涂层或形成不规格孔洞的胶层，来提高隔膜与极片的粘合性及电池硬度，但PVDF涂层带来透气不良，影响电池循环性能，而不规则孔洞胶层粘合性较差且容易脱落。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述问题，本公开提供了一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法，所述方法利用酸与碳酸盐或碳酸氢盐之间的反应在胶层上形成均匀的微孔结构，提高了所制得的微孔陶瓷复合隔膜的透气性，同时还提高了对极片的粘附性。本公开还提供了由所述制备方法制备的微孔陶瓷复合隔膜，以及包括所述隔膜的电池。本公开还提供了由该方法制备的微孔陶瓷隔膜，以及包括所述微孔陶瓷隔膜的锂离子电池。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法，包括如下步骤：1)制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料包含陶瓷颗粒、增稠剂、粘合剂、及表面活性剂，其中，陶瓷浆料的固含量为10重量％～90重量％；2)在基材层的一面或两面上涂布所述陶瓷浆料形成陶瓷层，在35～50℃下干燥得到陶瓷膜坯料；3)制备胶层浆料，将胶层材料溶解于有机溶剂中，并向其中加入酸，以及碳酸盐或碳酸氢盐，并充分分散得到胶层浆料；4)将胶层浆料涂布在步骤2)所得的陶瓷膜坯料的陶瓷层的表面上形成胶层，使用去离子水或蒸馏水浸泡、洗涤，再经干燥得到具有在所述陶瓷层上的胶层的微孔陶瓷复合隔膜。本领域技术人员可以理解，上述步骤前的标号并不代表步骤进行的顺序，可以适当选择合适的顺序来完成该方法。例如步骤3)制备胶层浆料也可以在步骤1)或2)之前完成。所述陶瓷浆料的固含量没有特别限制，只要其适合于涂布在基材层上即可。例如，所述陶瓷浆料的固含量可以为10重量％～90重量％，优选为30重量％～50重量％，例如15重量％，20重量％，25重量％，31重量％，32重量％，33重量％，34重量％，35重量％，36重量％，37重量％，38重量％，39重量％，40重量％，41重量％，42重量％，43重量％，44重量％，45重量％，46重量％，47重量％，48重量％，49重量％，55重量％，60重量％，65重量％，70重量％等。此外，所述陶瓷浆料可以为水性浆料，即可以使用水作为配制该浆料的溶剂。对于制备陶瓷浆料的加料顺序和混合方法没有特别限制，只要能够将各组分均匀分散形成均一分散液即可，可以采用本领域中已知的任何加料顺序和混合方法。在一个实施方式中，可以首先将陶瓷颗粒和增稠剂加入到去离子水或蒸馏水中形成均一分散液，然后向其中加入粘合剂和表面活性剂，混合均匀得到陶瓷浆料。此外，混合可以使用本领域中常规的方式进行，例如可以使用行星搅拌机来实施混合。所述陶瓷颗粒为选自氧化铝、氢氧化镁、勃姆石和二氧化钛中的一种或多种；所述陶瓷颗粒的粒径D50为0.1～10μm，优选为0.5～2μm，例如0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9μm等。基于陶瓷浆料的总固体重量，所述陶瓷颗粒的含量可以为70重量％～95重量％，优选为75重量％～92重量％，例如76重量％，77重量％，78重量％，79重量％，80重量％，81重量％，82重量％，83重量％，84重量％，85重量％，86重量％，87重量％，88重量％，89重量％，90重量％，91重量％等。在上述含量范围内，可以使得涂层厚度合适且均匀。如果陶瓷颗粒的含量小于70重量％，则可能则生产效率低、涂覆厚度过低且更容易带来涂覆不良问题，而如果陶瓷颗粒的含量大于95重量％，则可能涂覆厚度较高或其他不良。所述增稠剂没有特别限制，可以为本领域常用的增稠剂，例如，可以为选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、瓜尔胶等预混溶液中的至少一种。基于所述陶瓷浆料的总固体重量，所述增稠剂的含量为0.1重量％～3重量％，优选0.5重量％～2.5重量％；更优选地，所述增稠剂以预混水溶液的形式使用，其中所述预混水溶液中，增稠剂的浓度可以为1重量％至5重量％，优选1重量％至4重量％。所述粘合剂可以为本领域中常用的粘合剂，例如，可以为选自苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(例如苯丙乳液)、丁苯橡胶(例如丁苯乳液)、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁二烯-丙烯腈聚合物中的一种或多种。基于陶瓷浆料的总固体重量，所述粘合剂的含量可以为2重量％～12重量％，优选为3重量％～10重量％，例如4重量％，5重量％，6重量％，7重量％，8重量％，9重量％等。所述表面活性剂可以为本领域中常规使用的表面活性剂，例如，可以使用选自烷基萘磺酸钠(例如，丁基萘磺酸钠)、烷基苯磺酸钠(例如十二烷基苯磺酸钠)、氟代烷基甲氧基醇醚、聚氧乙烯烷基胺中的一种或多种。基于陶瓷浆料的总固体重量，所述表面活性剂的含量可以为0.3重量％～4重量％，优选0.5重量％～2.5重量％，例如0.6重量％，0.7重量％，0.8重量％，0.9重量％，1.0重量％，1.1重量％，1.2重量％，1.3重量％，1.4重量％，1.5重量％，1.6重量％，1.7重量％，1.8重量％，1.9重量％，2.0重量％，2.1重量％，2.2重量％，2.3重量％，2.4重量％等。所述基材层可以为本领域中已知的适合于制备陶瓷隔膜的基材层而没有特别限制，例如，其可以为微孔膜、多孔膜或无纺布膜。所述微孔膜和多孔膜例如可以为聚烯烃膜，例如，其可以为单层聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)膜，或聚乙烯与聚丙烯多层复合膜(例如聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)双层膜，聚丙烯/聚丙烯(PP/PP)双层膜，聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层复合膜等)，可以采用湿法或干法工艺单向或双向拉伸制备，或者采用热致相分离法制备。所述无纺布膜的材质和制备方法没有特别限定，例如可以使用选自聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚酯、纤维素、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、聚对苯酰胺、聚芳醚砜酮、芳纶和芳砜纶等中的一种或多种作为材质，可以使用选自熔喷法、纺黏法、湿法抄纸、水刺法、针刺法、热轧法等中的一种或多种制备。优选地，所述基材层可以为聚烯烃膜，例如聚乙烯膜或聚丙烯膜。在实施方式中，基材层的厚度优选为5～20μm，例如6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19μm等。对于在基材层上形成的陶瓷层的厚度没有特别限制，只要其满足电池性能要求即可。在一个实施方式中，所述陶瓷层的厚度为0.5～20μm，优选为1～10μm，例如0.6、0.7、0.8、0.9、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0μm等。所述胶层材料可以为选自聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯(VDF)共聚物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法，包括如下步骤：1)制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料包含陶瓷颗粒、增稠剂、粘合剂及表面活性剂，其中，所述陶瓷浆料的固含量为10重量％～90重量％；2)在基材层的一面或两面上涂布所述陶瓷浆料形成陶瓷层，在35～50℃下干燥得到陶瓷膜坯料；3)制备胶层浆料，将胶层材料溶解于有机溶剂中，并向其中加入酸，以及碳酸盐或碳酸氢盐，并充分分散得到胶层浆料；4)将胶层浆料涂布在步骤2)所得的陶瓷膜坯料的陶瓷层的表面上形成胶层，使用去离子水或蒸馏水浸泡、洗涤，再经干燥得到具有在所述陶瓷层上的胶层的微孔陶瓷复合隔膜。

【技术特征摘要】
1.一种制备微孔陶瓷复合隔膜的方法，包括如下步骤：1)制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料包含陶瓷颗粒、增稠剂、粘合剂及表面活性剂，其中，所述陶瓷浆料的固含量为10重量％～90重量％；2)在基材层的一面或两面上涂布所述陶瓷浆料形成陶瓷层，在35～50℃下干燥得到陶瓷膜坯料；3)制备胶层浆料，将胶层材料溶解于有机溶剂中，并向其中加入酸，以及碳酸盐或碳酸氢盐，并充分分散得到胶层浆料；4)将胶层浆料涂布在步骤2)所得的陶瓷膜坯料的陶瓷层的表面上形成胶层，使用去离子水或蒸馏水浸泡、洗涤，再经干燥得到具有在所述陶瓷层上的胶层的微孔陶瓷复合隔膜。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷浆料的固含量为30重量％～50重量％；和/或所述陶瓷浆料为水性浆料；和/或所述陶瓷颗粒为选自氧化铝、氢氧化镁、勃姆石和二氧化钛中的一种或多种；和/或所述陶瓷颗粒的粒径D50为0.1～10μm，优选为0.5～2μm；和/或基于陶瓷浆料的总固体重量，所述陶瓷颗粒的含量70重量％～95重量％，优选为75重量％～92重量％；和/或所述增稠剂为选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、瓜尔胶中的至少一种；和/或基于所述陶瓷浆料的总固体重量，所述增稠剂的含量为0.1重量％～3重量％，优选0.5重量％～2.5重量％；和/或所述增稠剂以预混水溶液的形式使用，其中所述预混水溶液中，增稠剂的浓度为1重量％至5重量％，优选1重量％至4重量％；和/或所述粘合剂为选自苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、丁苯橡胶、(甲基)丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、丁二烯-丙烯腈聚合物中的一种或多种；和/或基于陶瓷浆料的总固体重量，所述粘合剂的含量为2重量％～12重量％，优选为3重量％～10重量％；和/或所述表面活性剂为选自烷基萘磺酸钠、烷基苯磺酸钠、氟代烷基甲氧基醇醚、聚氧乙烯烷基胺中的一种或多种；和/或基于陶瓷浆料的总固体重量，所述表面活性剂的含量为0.3重量％～4重量％，优选0.5重量％～2.5重量％。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周素霞，王晓明，徐远新，黄云，
申请(专利权)人：江苏卓高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32