一种改性陶瓷隔膜及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种改性陶瓷隔膜及其制备方法和锂离子电池，其制备方法包括以下步骤：将陶瓷粉体、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂和去离子水混合后，分散均匀得到陶瓷浆料；将所述陶瓷浆料涂覆于聚烯烃隔膜的表面得到半成品隔膜；将偶联剂溶液通过喷涂方式涂覆于所述半成品隔膜的表面，制得改性陶瓷隔膜。该改性陶瓷隔膜具有低水分的特点，且处理过程简单，便于生产实现，对现有陶瓷隔膜的性能影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种改性陶瓷隔膜及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种改性陶瓷隔膜及其制备方法，还涉及一种锂离子电池。
技术介绍
随着新能源汽车推广应用，高能量密度和长循环寿命的锂离子电池产品需求急剧增大。由于微量水分便可造成电池性能急速衰减，因此在电芯制作过程需要对水分进行严格管控。隔膜作为锂离子电池的关键部件之一，对电池的电性能及安全性能存在重要影响。现在已经成熟应用的锂离子电池隔膜材质为聚烯烃材料，如聚丙烯、聚乙烯等。聚丙烯隔膜耐热温度较高，但其力学强度较差，作为动力电池隔膜应用，存在一定风险；而聚乙烯隔膜力学强度较好，但其耐热温度偏低，可以通过表面涂覆陶瓷涂层进行改善。且由于常用的陶瓷粉体表面含有羟基基团，因此陶瓷隔膜的水分含量偏高，这会对电池性能产生影响。偶联剂是一类具有两种不同性质官能团的物质，其一个是亲无机物的基团，易于与无机物表面其化学反应，一个是亲有机物的基团，能聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此可以对陶瓷涂层表面进行有机改性，降低其吸水率。为了降低陶瓷隔膜的吸水率，现有的工艺中有将陶瓷粉料首先疏水改性然后再进行合浆涂覆从而制得吸水性能低的陶瓷隔膜，但该工艺中存在疏水改性后的陶瓷粉体难以进行分散合浆的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术有必要提供一种改性陶瓷隔膜及其制备方法，将配置成的偶联剂溶液通过喷涂方式涂敷于陶瓷隔膜的表面得到低水分陶瓷隔膜，通过对陶瓷涂层表面进行有机改性处理，降低其表面羟基含量，从而改善了陶瓷隔膜含水量高的缺点。<br>为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术首先提供了一种改性陶瓷隔膜的制备方法，包括以下步骤：将陶瓷粉体、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂和水混合后，分散均匀得到陶瓷浆料；将所述陶瓷浆料涂覆于聚烯烃隔膜的表面得到半成品隔膜；将偶联剂溶液通过喷涂方式涂覆于所述半成品隔膜的表面，制得改性陶瓷隔膜。进一步的，所述陶瓷粉体选自三氧化二铝、二氧化锆、氢氧化镁、勃姆石中的一种，所述陶瓷粉体的粒径D50为0.1～5μm。进一步的，所述陶瓷浆料中，按照质量份计，各组分添加量为：陶瓷粉体100份、分散剂0.1～2份、增稠剂0.1～2份、粘结剂1～10份、润湿剂0.1～2份和水200-350份。进一步的，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合隔膜。进一步的，所述半成品隔膜的涂层厚度为1-5μm，涂层面密度为0.1～10g/m2。进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种。进一步的，所述偶联剂溶液中偶联剂的质量分数为为0.01％-2％，pH为4-6，其溶剂为去离子水或乙醇；所述偶联剂占所述半成品隔膜的涂层质量的百分数为0.01％-0.1％。进一步的，所述半成品陶瓷隔膜在喷涂所述偶联剂溶液后还包括烘烤的步骤，所述烘烤的温度为40-90℃。本专利技术还提供了一种改性陶瓷隔膜，采用如前任一项所述的制备方法制得。本专利技术还提供了一种锂离子电池，其包括如前所述的改性陶瓷隔膜。与现有技术相比，本专利技术中将偶联剂溶液通过喷涂的方式涂覆于陶瓷涂覆隔膜的表面，从而实现对陶瓷涂层表面的有机改性，降低了其表面的羟基含量，有效的改善了陶瓷隔膜含水量高的缺点。同时本专利技术中采用的喷涂方式处理过程简单，便于生产实现，对现有陶瓷隔膜的性能影响小。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将结合具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术第一个方面公开了一种改性陶瓷隔膜的制备方法，包括以下步骤：将陶瓷粉体、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂和水混合后，分散均匀得到陶瓷浆料；将所述陶瓷浆料涂覆于聚烯烃隔膜的表面得到半成品隔膜；将偶联剂溶液通过喷涂方式涂覆于所述半成品隔膜的表面，制得改性陶瓷隔膜。本专利技术中将偶联剂溶液通过喷涂的方式对陶瓷涂层表面进行有机改性，处理过程简单，且效果好，其喷涂可以不做具体的限定，只要能实现均匀喷涂即可。进一步的，该制备方法中浆料的涂覆方式为本领域中的常规涂覆方式，优选采用微凹辊涂的方式。进一步的，本专利技术中的陶瓷粉体采用的是本领域中常规的陶瓷粉体，具体实例包括但不限于三氧化二铝、二氧化锆、氢氧化镁、勃姆石中的一种；陶瓷粉体的粒径对最终陶瓷隔膜的性能具有一定的影响，因此，优选的，在本专利技术的一些具体的实施方式中，所述陶瓷粉体的粒径D50为0.1～5μm。进一步的，陶瓷浆料中各组分的添加量对陶瓷隔膜的性能有一定的影响，本领域技术人员可以根据需要进行调整，优选的，在本专利技术的一些具体的实施方式中，所述陶瓷浆料中，按照质量份计，各组分添加量为：陶瓷粉体100份、分散剂0.1～2份、增稠剂0.1～2份、粘结剂1～10份、润湿剂0.1～2份和水200-350份。进一步的，陶瓷浆料中的助剂均为本领域中的常规选择，这里不再具体阐述，在本专利技术的一些示例性的实施方式中，所述分散剂选自聚丙烯酸盐类；所述增稠剂选自羧甲基纤维素类；所述粘结剂选自聚丙烯酸酯乳液类；所述润湿剂选自多元醇聚氧乙烯醚类。进一步的，本专利技术中的聚烯烃隔膜可以是本领域中的常规选择，具体实例包括但不限于聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合隔膜。进一步的，陶瓷浆料在隔膜的表面涂覆后形成涂层，这里的表面可以是聚烯烃隔膜的一面也可以是两面均涂覆，根据需要进行涂覆，涂层的厚度不宜过厚也不宜过薄，过厚或过薄对隔膜的性能均有一定的影响，因此优选的，所述半成品隔膜的涂层厚度为1-5μm；同样的，涂层的面密度也具有优选的范围，本专利技术的一些具体的实施方式中，涂层面密度为0.1～10g/m2，在优选的范围内，隔膜的性能可达到最佳。进一步的，本专利技术中的偶联剂为本领域中的常规选择，优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种。进一步的，所述偶联剂溶液中偶联剂的质量分数为0.01％-2％，其pH为4-6，其溶剂为去离子水或乙醇；需要说明的是，当偶联剂溶液的pH在4-6时，可以促进偶联剂在溶液中的充分水解，从而增加其与陶瓷粉体之间的作用力，其pH的调节方式为本领域常规，在本专利技术一些示例性的事实方式中，采用醋酸进行pH调节。所述偶联剂占所述半成品隔膜的涂层质量的百分数为0.01％-0.1％。进一步的，所述半成品陶瓷隔膜在喷涂所述偶联剂溶液后还包括烘烤的步骤，所述烘烤的温度为40-90℃。本专利技术的第二个方面公开了一种改性陶瓷隔膜，其采用如本专利技术第一个方面所述的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将陶瓷粉体、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂和水混合后，分散均匀得到陶瓷浆料；/n将所述陶瓷浆料涂覆于聚烯烃隔膜的表面得到半成品隔膜；/n将偶联剂溶液通过喷涂方式涂覆于所述半成品隔膜的表面，制得改性陶瓷隔膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将陶瓷粉体、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂和水混合后，分散均匀得到陶瓷浆料；
将所述陶瓷浆料涂覆于聚烯烃隔膜的表面得到半成品隔膜；
将偶联剂溶液通过喷涂方式涂覆于所述半成品隔膜的表面，制得改性陶瓷隔膜。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉体选自三氧化二铝、二氧化锆、氢氧化镁、勃姆石中的一种，所述陶瓷粉体的粒径D50为0.1～5μm。


3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料中，按照质量份计，各组分添加量为：陶瓷粉体100份、分散剂0.1～2份、增稠剂0.1～2份、粘结剂1～10份、润湿剂0.1～2份和水200-350份。


4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合隔膜。

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【专利技术属性】
技术研发人员：谢玉虎，陈萌，李凯，徐立洋，陈龙，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34