一种陶瓷复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种陶瓷复合隔膜及其制备方法，包括，提供一聚合物微孔基膜；制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中包含陶瓷颗粒和水性粘合剂；将所述陶瓷浆料涂覆在所述基膜的至少一侧表面上，干燥后形成陶瓷复合隔膜；其中，所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂，所述主粘合剂包含有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液。利用本发明专利技术的技术方案，使用有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液作为主粘合剂制备的陶瓷复合隔膜，相比于现有技术中使用水性丙烯酸乳液作为主粘合剂制备的陶瓷复合隔膜的剥离强度更高，热尺寸稳定性有大幅提升，水分含量更低，安全性能更优异。将所述陶瓷复合隔膜用于锂离子电池中，可提高锂离子电池使用安全性、循环使用特性、化学稳定性等。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷复合隔膜及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种陶瓷复合隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是现代高性能电池的代表，由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成。其中，隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，在锂电池中起到如下两个主要作用：a、将锂电池的正极和负极分隔开，防止正极和负极接触形成短路；b、隔膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路。目前，商品化的锂离子电池中采用的主要是具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，如聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)的单层或多层膜。由于聚合物本身的特点，虽然聚烯烃隔膜在常温下可以提供足够的机械强度和化学稳定性，但在高温条件下则表现出较大的热收缩，从而导致正负极接触并迅速积聚大量热，尽管诸如PP/PE复合隔膜可以在较低温度(120℃)首先发生PE熔化阻塞聚合物中的微孔，阻断离子传导而PP仍起到支撑的作用防止电极反应的进一步发生，但是由于PP的熔解温度为150℃，当温度迅速上升，超过PP的熔解温度时，隔膜熔解会造成大面积短路并引发热失控，加剧热量积累，产生电池内部高气压，引起电池燃烧或爆炸。电池内部短路是锂离子电池安全性的最大隐患。高性能锂电池需要隔膜需要具有厚度均匀性，以及优良的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度)、透气性能、理化性能(包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性)。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。陶瓷复合隔膜优异的耐温性和高安全性使其成为取代传统聚烯烃隔膜的主要选择之一。陶瓷复合隔膜是以基膜为基体，表面涂覆一层Al2O3、SiO2、Mg(OH)2或其他耐热性优良的无机物陶瓷颗粒，经特殊工艺处理后与基体紧密粘结在一起，形成稳定结构陶瓷复合隔膜，这种陶瓷复合隔膜结合了有机物的柔性以及无机物的热稳定性。陶瓷颗粒复合层一方面可以解决PP、PE隔膜因热收缩导致的热失控而引起的电池燃烧、爆炸的安全问题；另一方面，陶瓷复合隔膜与电解液和正负极材料具有良好的浸润和吸液保液的能力，能大幅度提高了电池的使用寿命；此外，陶瓷复合隔膜还能中和电解液中少量的氢氟酸，防止电池气胀。目前，在陶瓷复合隔膜制备过程中，为了增加涂覆层与隔膜之间的粘接性能，防止涂覆层片状脱落的现象，在水性浆料需要加入有机粘合剂，常用有机粘合剂为丙烯酸粘合剂或聚氨酯，但这些粘合剂耐高温性能、耐热收缩性和低水分方面还有待提高，使用这些粘合剂制备的陶瓷复合隔膜的热尺寸稳定性和安全性能还不够理想，并且水分含量偏高，已不能满足在某些锂电池应用领域的需要。因此，开发一种热尺寸稳定性好，水分低，安全性能优异的陶瓷复合隔膜，成为本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种陶瓷复合隔膜及其制备方法，用于解决现有技术中陶瓷复合隔膜的热尺寸稳定性和安全性能还不够理想，并且水分含量偏高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种陶瓷复合隔膜制备方法，所述陶瓷复合隔膜制备方法包括：提供一聚合物微孔基膜；制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中包含陶瓷颗粒和水性粘合剂；将所述陶瓷浆料涂覆在所述基膜的至少一侧表面上，干燥后形成陶瓷复合隔膜；其中，所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂，所述主粘合剂包含有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液。优选地，所述助粘合剂包含纤维素醚，天然高分子和天然高分子衍生物中的一种或多种的混合物。优选地，所述有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液是由水性丙烯酸和有机硅烷聚合而成。优选地，所述水性丙烯酸包含丙烯酸，丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合。优选地，所述水有机硅烷包含双键的硅氧烷，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，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷中的一种或多种的组合。优选地，所述聚合物微孔基膜的材质包含聚乙烯或聚丙烯。优选地，所述陶瓷颗粒的粒径为20nm～4μm。优选地，所述陶瓷颗粒的材质包含氧化铝，氧化硅，氢氧化镁，氧化锆，氧化锡，碳酸钙，钛酸钡，氧化锌和氧化钛中的一种或多种的混合物。优选地，所述水性粘合剂中所述主粘合剂和所述助粘合剂的重量比为1:1～99:1，优选5:2～15:1，更优选4:2～9:1。优选地，所述陶瓷浆料中还包含表面活性剂或/和分散剂。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种陶瓷复合隔膜，所述陶瓷复合隔膜包括：一聚合物微孔基膜；以及陶瓷涂层，涂覆在所述聚合物微孔基膜至少一侧表面；所述陶瓷涂层包括陶瓷颗粒，水性粘合剂和表面活性剂；所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂，其中，所述主粘合剂包含有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液。优选地，所述陶瓷涂层的厚度为2μm～4μm。优选地，所述陶瓷图层中还包括分散剂。如上所述，本专利技术的一种陶瓷复合隔膜及其制备方法，具有以下有益效果：根据本专利技术的陶瓷复合隔膜及其制备方法，使用有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液作为主粘合剂制备的陶瓷复合隔膜相比使用水性丙烯酸乳液作为主粘合剂制备的陶瓷复合隔膜的热尺寸稳定性更好，水分含量更低，安全性能更优异；所述陶瓷复合隔膜可用在锂离子电池制造上，提高锂离子电池使用安全性、循环使用特性、化学稳定性等。附图说明图1显示为本专利技术的陶瓷复合隔膜制备方法的流程示意图。元件标号说明S10～S30步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1所示，本专利技术提供一种陶瓷复合隔膜制备方法，包括以下步骤：执行步骤S10，如图1所示，提供一聚合物微孔基膜。在一个实施方案中，所述聚合物微孔基膜可采用高密度聚乙烯隔膜，超高分子量聚乙烯隔膜，或者高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的混合隔膜。在另一个实施方案中，所述聚合物微孔基膜也可以采用聚丙烯隔膜。执行步骤S20，如图1所示，制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中包含陶瓷颗粒和水性粘合剂，所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂。在一个实施方案中，陶瓷颗粒可选用氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化钙、碳酸钙、氮化铝、氮化硼、碳酸钡、钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷复合隔膜制备方法，其特征在于，所述陶瓷复合隔膜制备方法包括：/n提供一聚合物微孔基膜；/n制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中包含陶瓷颗粒和水性粘合剂；/n将所述陶瓷浆料涂覆在所述基膜的至少一侧表面上，干燥后形成陶瓷复合隔膜；/n其中，所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂，所述主粘合剂包含有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷复合隔膜制备方法，其特征在于，所述陶瓷复合隔膜制备方法包括：
提供一聚合物微孔基膜；
制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中包含陶瓷颗粒和水性粘合剂；
将所述陶瓷浆料涂覆在所述基膜的至少一侧表面上，干燥后形成陶瓷复合隔膜；
其中，所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂，所述主粘合剂包含有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液。


2.根据权利要求2所述的陶瓷复合隔膜制备方法，其特征在于，所述助粘合剂包含纤维素醚，天然高分子和天然高分子衍生物中的一种或多种的混合物。


3.根据权利要求2所述的陶瓷复合隔膜制备方法，其特征在于，所述有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液是由水性丙烯酸和有机硅烷聚合而成。


4.根据权利要求3所述的陶瓷复合隔膜制备方法，其特征在于，所述水性丙烯酸包含丙烯酸，丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合；所述有机硅烷包含双键的硅氧烷，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，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷中的一种或多种的组合。


5.根据权利要求1所述的陶瓷复合隔膜制备方法，其特征在于，所述聚合物微孔基膜的材质包含聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，王康，邓洪贵，陈辉，岳齐，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31