一种电池隔膜及其制备方法以及由该电池隔膜制备的电池技术

本发明专利技术公开了一种电池隔膜及其制备方法以及由该电池隔膜制备的电池，要解决的是目前没有芳纶和陶瓷应用在电池隔膜的问题。本发明专利技术包括涂覆在电池基膜上的涂层，涂层包括以下重量份的原料：芳纶纤维液5‑10份、陶瓷粉末2‑8份、第一溶剂60‑80份、第二溶剂5—25份、助溶剂3‑5份、分散剂0.1‑0.5份、乳化剂0.5‑3份和胶粘剂0.5‑5份。本发明专利技术原料来源广泛，引入了亲水性的乳化剂替代无机颗粒造孔剂，避免了无机颗粒在有机溶剂中分散困难的问题，提高了涂层均匀性和成孔的均匀性，改善了芳纶陶瓷混合浆料与水之间的界面亲水性，将涂覆后的浸凝固浴的时间降至3‑15s，有利于连续稳定大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种电池隔膜及其制备方法以及由该电池隔膜制备的电池
本专利技术涉及电池隔膜领域，具体是一种电池隔膜。
技术介绍
锂离子电池因其电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、快速充电、自放电率低、环境污染小等优点成为近年来应用广泛的电池。随着锂离子电池应用范围的逐渐扩大，作为锂电池的重要部件－隔膜材料的性能的提高是很多学者研究的热点。对电池隔膜进行改性来提高其性能是提高电池的循环性能、使用寿命和化学性能等方面的前提条件。其中耐高温动力的电池隔膜即耐高温、高容量的锂电池隔膜和电极材料是未来动力电池发展的主要趋势。芳纶(芳香族聚酰胺)与陶瓷(三氧化铝)不仅具有超高强度、高模量、耐高温等优良性能，还具有良好的尺寸效应、绝缘性能、机械性能、防火性能、耐腐蚀性及耐化学稳定性等。利用芳纶优异的耐热性和机械性能，应用在耐高温动为电池隔膜上将会有很大的发展潜力，人们也在进行相关方面的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池隔膜，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电池隔膜，包括涂覆在电池基膜上的厚度为0.5-5μm的涂层，电池基膜为厚度5-40μm、孔隙率的体积分数为30-80％的聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜、聚酰亚胺膜、聚偏氟乙烯膜中的任意一种，所述涂层包括以下重量份的原料：芳纶纤维液5-10份、陶瓷粉末2-8份、第一溶剂60-80份、第二溶剂5—25份、助溶剂3-5份、分散剂0.1-0.5份、乳化剂0.5-3份和胶粘剂0.5-5份。作为本专利技术进一步的方案：第一溶剂包括NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMSO(二甲基亚砜)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)或DMAC(二甲基乙酰胺)中的任意一种。作为本专利技术进一步的方案：第二溶剂包括异丙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷和磷酸三乙酯中的一种或几种。作为本专利技术进一步的方案：乳化剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种。作为本专利技术进一步的方案：胶粘剂为乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物。作为本专利技术进一步的方案：芳纶纤维液中的芳纶纤维包括间位芳纶纤维、对位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和对位芳纶浆粕中的一种或多种，芳纶纤维的相对分子量5000-1000000。作为本专利技术进一步的方案：陶瓷粉末为三氧化二铝超细粉末，陶瓷粉末的粒径为500-2000nm。作为本专利技术进一步的方案：分散剂为分子量10-100万的聚氧化乙烯超细粉末，聚氧化乙烯超细粉末的粒径大于或等于300目，助溶剂为CaCl2、KOH和LiCl的一种或几种。所述电池隔膜的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将第一溶剂和助溶剂搅拌溶解，再向其中缓慢均匀地加入分散剂，边加入边搅拌，待分散剂完全溶解后加入芳纶纤维液，在常温常湿度环境下搅拌至完全溶解，制得第一混合物；步骤二，将第二溶剂和乳化剂混合分散均匀，得到第二混合物，将陶瓷粉末、胶粘剂和第二混合物加入第一混合物中并且分散均匀，得到混合浆料；步骤三，将混合浆料涂覆在电池基膜上，浸入纯水中凝固、烘干，即得到成品。本专利技术的另一目的在于提供一种根据以上电池隔膜制备的电池。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术原料来源广泛，引入了亲水性的乳化剂替代无机颗粒造孔剂，首先避免了无机颗粒在有机溶剂中分散困难的问题，提高了涂层均匀性和成孔的均匀性，其次，改善了芳纶陶瓷混合浆料与水之间的界面亲水性，将涂覆后所需的浸凝固浴的时间降至3-15s，有利于连续稳定大规模生产；本专利技术的制备方法，采用纯水作为凝固浴的配合使用，改善了再凝固浴中芳纶浆料形成的涂层与基膜的粘接性能，同时减少了有机溶剂的使用量，便于工业化生产。附图说明图1为电池隔膜的制备方法的示意图。图2为电池隔膜中实施例1的的SEM照片。图3为电池隔膜中实施例1-5的产品和对比例产品的吸液保液性能结果图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种电池隔膜的制备方法，具体步骤如下：a:称取0.5kg的助溶剂LiCl加入到8kg第一溶剂DMAC中搅拌至完全溶解，边搅拌边缓慢而均匀的加入分子量10-100万的分散剂聚氧乙烯粉末0.1kg,低速搅拌至分散剂完全溶解，加入分子量10万左右的短切间位芳纶纤维0.3kg,搅拌至完溶解，得到间位芳纶纤维溶解液；b:取第二溶剂二氯甲烷0.8kg，加入聚乙烯醇粉末0.2kg分散40min后，同0.1kg的陶瓷粉末以及胶粘剂乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物加入到间位芳纶纤维溶解液中，分散均匀制得芳纶与陶瓷混合浆料；c:选取16μm厚度的聚丙烯膜，孔隙率的体积分数为42％，采用凹版涂布方式将芳纶与陶瓷混合浆料涂布于聚丙烯膜的单面，涂布速率为15m/min,浸水10s，使用三级烘箱进行烘干，各级烘箱温度分别为50℃、60℃、55℃，干燥后得芳纶与陶瓷混合涂覆的锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜厚度为19.5μm，涂层厚度为3.5μm。对实施例1的产品进行SEM，结果见图1。一种电池，包括以上锂离子电池隔膜。实施例2一种电池隔膜的制备方法，具体步骤如下：a:称取0.3kg的助溶剂吡啶加入到5.9kg第一溶剂NMP中搅拌混合均匀，边搅拌边缓慢而均匀的加入分子量10-100万的分散剂聚氧化乙烯粉末0.05kg和0.05kg的陶瓷粉末低速搅拌至分散剂完全溶解，加入芳纶纤维0.8kg并搅拌至完全溶解，得到芳纶与陶瓷的溶解液I；b:取第二溶剂异丙醇2.55kg，加入聚丙烯酸钠粉末0.25kg分散30min后，同0.2kg的胶粘剂乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物加入到上述芳纶与陶瓷的溶解液I中，分散均匀制得芳纶与陶瓷混合浆料；c:选取20μm厚度的聚乙烯膜，孔隙率的体积分数为44％，采用浸涂的方式将芳纶与陶瓷混合浆料涂布于聚乙烯膜的两面，涂布速率为5m/min,浸水18S，使用三级烘箱进行烘干，各级烘箱温度分别为55℃、60℃、65℃，干燥后的芳纶涂覆的锂离子电池隔膜。所述芳纶涂覆的锂离子电池隔膜厚度为24μm,涂层厚度为每一侧2μm。实施例3一种电池隔膜的制备方法，具体步骤如下：a:称取0.4kg的助溶剂氯化钙粉末加入到6.75kg第一溶剂DMSO中搅拌至完全溶解，然后边搅拌边缓慢而均匀的加入分子量10-100万的分散剂聚氧化乙烯粉末0.07kg,低速搅拌至分散剂完全溶解，加入分子量10万的短切对位芳纶纤维0.55kg，加入陶瓷粉末0.20kg并搅拌至完全溶解，得到芳纶与陶瓷混合溶解液；b:取第二溶剂乙酸乙酯2.03kg,加入聚丙烯酰胺粉末0.5kg分散30min后，同0.15kg的胶粘剂乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物加入到上述芳纶与陶瓷混合溶解液中，分散均匀制得芳纶与陶瓷混合浆料；c:选取32μm厚度的聚丙烯膜，孔隙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池隔膜，包括涂覆在电池基膜上的涂层，其特征在于，所述涂层包括以下重量份的原料：芳纶纤维液5-10份、陶瓷粉末2-8份、第一溶剂60-80份、第二溶剂5—25份、助溶剂3-5份、分散剂0.1-0.5份、乳化剂0.5-3份和胶粘剂0.5-5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜，包括涂覆在电池基膜上的涂层，其特征在于，所述涂层包括以下重量份的原料：芳纶纤维液5-10份、陶瓷粉末2-8份、第一溶剂60-80份、第二溶剂5—25份、助溶剂3-5份、分散剂0.1-0.5份、乳化剂0.5-3份和胶粘剂0.5-5份。


2.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一溶剂包括NMP、DMSO、DMF或DMAC中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述第二溶剂包括异丙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷和磷酸三乙酯中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述乳化剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述胶粘剂为乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物。


6.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述芳纶纤维液中的芳纶纤维包括间位芳纶纤维、对位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和对位芳纶浆粕中的一种或多种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王兴荣，
申请(专利权)人：湖南鑫和美新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43