一种陶瓷涂层隔膜的制备方法、隔膜及陶瓷涂覆浆料技术

本申请公开了一种陶瓷涂层隔膜的制备方法、隔膜及陶瓷涂覆浆料。本申请的陶瓷涂层隔膜的制备方法，包括在形成陶瓷涂层的陶瓷涂覆浆料中添加高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物作为分散剂，利用分散剂对陶瓷颗粒进行包覆，增强陶瓷涂层的粘结性，从而减少粘结剂用量。本申请的陶瓷涂层隔膜的制备方法，由于在陶瓷涂覆浆料中添加高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物，可以在保障陶瓷涂层的粘结性能的情况下，减少粘结剂的用量，从而减小陶瓷涂层隔膜的生产成本。

A preparation method of ceramic coating diaphragm, diaphragm and ceramic coating slurry

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷涂层隔膜的制备方法、隔膜及陶瓷涂覆浆料
本申请涉及电池隔膜领域，特别是涉及一种陶瓷涂层隔膜的制备方法、隔膜及陶瓷涂覆浆料。
技术介绍
锂离子电池具有较大的能量密度、大电流放电能力强、额定电压高、循环寿命长等优点，其循环寿命在浅充放模式下可以达到3000～5000次。因此，锂离子电池在数码产品、电动自行车、电动摩托、电动汽车、电力储能、通信储能等多个行业及领域均有广泛应用。隔膜是锂离子电池中的重要组件，隔膜对电池的循环性能、倍率性能及安全性能有重要影响。随着行业竞争的加剧，隔膜厂商的成本压力也越来越大，降低隔膜生产成本成为行业内的一个共识。陶瓷涂层隔膜能够改善隔膜的热稳定性，提高安全性，受到越来越多的关注和认可。陶瓷涂层隔膜是将无机粒子涂覆在基膜表面而形成，为了将无机粒子固定在基膜表面，避免脱落，陶瓷涂层隔膜生产过程中需要使用粘结剂，而粘结剂的使用在陶瓷涂层隔膜生产中占据了较大的成本比例。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种改进的陶瓷涂层隔膜的制备方法、隔膜及陶瓷涂覆浆料。为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种陶瓷涂层隔膜的制备方法，包括在形成陶瓷涂层的陶瓷涂覆浆料中添加高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物作为分散剂，利用分散剂对陶瓷颗粒进行包覆，增强陶瓷涂层的粘结性，从而减少粘结剂用量。需要说明的是，本申请的制备方法，在陶瓷涂覆浆料中添加特殊的高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物分散剂，利用高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物对陶瓷颗粒进行包裹，增强粘结性，因此，可以使用少量的粘结剂，实现更好的粘结性；在同等粘结性能的情况下，本申请的制备方法可以减少至少50％的粘结剂用量。本申请中，高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物的相对分子量或链长参考现有的高分子聚合物。可以理解，本申请的关键在于向陶瓷涂覆浆料中添加特殊的高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物分散剂，至于陶瓷涂覆浆料中的其它组分，可以参考现有技术，在此不作具体限定。此外，本申请分散剂的具体用量也可以根据需求进行调整。优选的，本申请的高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物中，两亲聚氨酯的疏水二异氰酸酯单体为脂肪族或芳香族，两亲聚氨酯的亲水性离子基团为阴离子或阳离子。可以理解，本申请的关键在于两亲聚氨酯，其疏水二异氰酸酯单体可以参考现有的脂肪族单体或芳香族单体，其亲水性离子基团为常规的阴离子或阳离子。但是，本申请为了更好的作为分散剂包裹陶瓷颗粒，在优选实现方式中分别对，疏水二异氰酸酯单体和亲水性离子基团进行了限定，详见以下技术方案。优选的，脂肪族为六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯，芳香族为甲苯二异氰酸酯。优选的，阴离子为二羟甲基丙酸、酒石酸或磺酸丁二醇参与合成引入的阴离子，阳离子为三乙醇胺单体参与聚氨酯合成引入的阳离子。优选的，分散剂的用量为陶瓷颗粒重量的0.1～10％。更优选的，分散剂的用量为陶瓷颗粒重量的1％～5％。需要说明的是，分散剂的目的就是包裹陶瓷颗粒，原则上，只要能够有效的将陶瓷颗粒包裹即可，至于包裹的量可以根据需求调整；例如，在一定范围内，分散剂的用量越大，对陶瓷颗粒包裹的效果越好，增强粘结性效果越好，相应的可以减少更多的粘结剂用量。优选的，粘结剂为聚丙烯酸类粘结剂、丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯中的至少一种。优选的，陶瓷颗粒为氧化铝粉末。优选的，氧化铝粉末的比表面积小于14m2/g，氧化铝粉末的粒径为0.01μm≤D50≤10μm。优选的，氧化铝粉末的粒径为0.03μm≤D50≤3μm。优选的，本申请的制备方法具体包括以下步骤，(1)先将分散剂和陶瓷颗粒分散到去离子水中，混合均匀；(2)再向步骤(1)的混合液中添加粘结剂、增稠剂、表面活性剂，混合均匀，获得陶瓷涂覆浆料；(3)采用刮刀涂布法、迈耶棒涂布法、逆辊涂布法、凹版辊涂布法、浸涂或刷涂，将制备的陶瓷涂覆浆料涂布于基膜的至少一个表面，干燥处理，即得到所述陶瓷涂层隔膜。其中，步骤(1)先将分散剂和陶瓷颗粒分散到去离子水中，可以事先使高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物包裹在陶瓷颗粒表面，然后再添加其它组分，例如粘结剂、增稠剂、表面活性剂等，即可实现采用少量的粘结剂实现更好的粘结性能。优选的，增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的至少一种。优选的，表面活性剂为氟代烷基甲氧基醚醇、氟代烷基乙氧基醚醇、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯中的至少一种。本申请的另一面公开了一种本申请的制备方法制备的陶瓷涂层隔膜。需要说明的是，本申请的陶瓷涂层隔膜，由于使用更少的粘结剂即可实现较好的粘结性能，在保障陶瓷涂层性能的同时，可以极大的缩小粘结剂成本。本申请的一种实现方式中，通过添加分散剂，可以减少至少一半粘结剂的使用，而分散剂本身的用量成本则远小于其所减少的粘结剂；因此，总的来说，虽然使用了特殊的分散剂，但总的陶瓷涂层隔膜成本极大降低。优选的，本申请的陶瓷涂层隔膜的基膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜或两者层叠形成的多层复合微孔膜。优选的，本申请的陶瓷涂层隔膜的基膜厚度为5-20μm，孔隙率为30％-60％，基膜的微孔孔径为0.005-0.15μm。优选的，本申请的陶瓷涂层隔膜中，陶瓷涂层的厚度为0.5-10μm。本申请的再一面公开了一种陶瓷涂覆浆料，该陶瓷涂覆浆料包括总重量15-35％的陶瓷颗粒，陶瓷颗粒重量的0.1～10％的分散剂，总重量0.5-4％的粘结剂、总重量0.1-10％的分散剂、总重量0-5％的增稠剂和总重量0.05-3％的表面活性剂，余量为去离子水；分散剂为高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物。需要说明的是，本申请的关键在于，在陶瓷涂覆浆料中使用高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物作为分散剂，从而减少粘结剂的用量。可以理解，对于相同的粘结性能，如果不采用本申请的高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物，则需要添加的粘结剂用量例如为8％；如果使用本申请的高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物，则只需要采用约4％粘结剂，甚至更少的粘结剂，即可达到相同的粘结性能。又或者说，同样是采用4％粘结剂，由于本申请有使用高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物，因此，本申请的陶瓷涂覆浆料具有更好的粘结性能。优选的，本申请的陶瓷涂覆浆料中含有陶瓷颗粒重量的1％～5％的分散剂。优选的，本申请的陶瓷涂覆浆料中，高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物中，两亲聚氨酯的疏水二异氰酸酯单体为脂肪族或芳香族，两亲聚氨酯的亲水性离子基团为阴离子或阳离子。优选的，脂肪族为六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯，芳香族为甲苯二异氰酸酯。优选的，阴离子为二羟甲基丙酸、酒石酸或磺酸丁二醇参与合成引入的阴离子，阳离子为三乙醇胺单体参与聚氨酯合成引入的阳离子。优选的，本申请的陶瓷涂覆浆料中，粘结剂为聚丙烯酸类粘结剂、丁苯乳胶、苯丙乳胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷涂层隔膜的制备方法，其特征在于：包括在形成陶瓷涂层的陶瓷涂覆浆料中添加高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物作为分散剂，利用分散剂对陶瓷颗粒进行包覆，增强陶瓷涂层的粘结性，从而减少粘结剂用量。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷涂层隔膜的制备方法，其特征在于：包括在形成陶瓷涂层的陶瓷涂覆浆料中添加高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物作为分散剂，利用分散剂对陶瓷颗粒进行包覆，增强陶瓷涂层的粘结性，从而减少粘结剂用量。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高分子离子型聚氨酯型两亲性聚合物中，两亲聚氨酯的疏水二异氰酸酯单体为脂肪族或芳香族，两亲聚氨酯的亲水性离子基团为阴离子或阳离子；
优选的，所述脂肪族为六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯，所述芳香族为甲苯二异氰酸酯；
优选的，所述阴离子为二羟甲基丙酸、酒石酸或磺酸丁二醇参与合成引入的阴离子，所述阳离子为三乙醇胺单体参与聚氨酯合成引入的阳离子。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂的用量为所述陶瓷颗粒重量的0.1～10％，优选为所述陶瓷颗粒重量的1％～5％。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚丙烯酸类粘结剂、丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述陶瓷颗粒为氧化铝粉末；
优选的，所述氧化铝粉末的比表面积小于14m2/g，氧化铝粉末的粒径为0.01μm≤D50≤10μm，优选为0.03μm≤D50≤3μm。


6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)先将分散剂和陶瓷颗粒分散到去离子水中，混合均匀；
(2)再向步骤(1)的混合液中添加粘结剂、增稠剂、表面活性剂，混合均匀，获得陶瓷涂覆浆料；
(3)采用刮刀涂布法、迈耶棒涂布法、逆辊涂布法、凹版辊涂布法、浸涂或刷涂，将制备的陶瓷涂覆浆料涂布于基膜的至少一个表面，干燥处理，即得到所述陶瓷涂层隔膜；
优选的，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；
优选的，所述表面活...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琳，姚坤，倪靖，周超，张辉，
申请(专利权)人：深圳中兴新材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44