一种长寿命、耐高温涂覆隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种长寿命、耐高温涂覆隔膜及其制备方法，方法包括将陶瓷颗粒、PTFE乳液和分散剂以超声震荡的方式分散在水中，通过辊涂的方式负载到基膜上烘干，再将粘结剂、HEDP溶液、分散剂和水以超声震荡配置为混合液，以真空浸渍的方法负载到隔膜上烘干最终得到一种长寿命、耐高温涂覆隔膜。该方法工艺简单，且与现有制备设备兼容，有利于产品的大规模生产。本发明专利技术制备的的长寿命、耐高温涂覆隔膜涂层粘结力强，具备弹性，可以对抗充放电时电极材料的收缩膨胀并对抗锂枝晶生长所带来的损害，可耐工作环境温度高且可有效防止电池内部材料被HF腐蚀，从而提高电池隔膜的工作寿命，减少资源浪费。减少资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命、耐高温涂覆隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，具体为一种长寿命、耐高温涂覆隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池凭借其高能量密度，较好的循环性能，低自放电特性，被广泛的应用在通讯、便携式用电设备、电动汽车等领域。锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成。其中，隔膜在锂离子电池中起着隔绝正负极，防止短路同时提供锂离子通道的作用。传统隔膜材料为聚烯烃，由于材料本身的特性，隔膜存在耐高温差等问题，使锂离子电池安全性能降低。目前多采用在聚烯烃隔膜表面涂覆陶瓷材料来改善耐高温差的问题，但简单的陶瓷涂层与聚烯烃隔膜粘结力较差，容易出现涂层脱落等问题，使电池在使用过程中存在安全隐患问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种长寿命、耐高温涂覆隔膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种长寿命、耐高温涂覆隔膜及其制备方法，所述涂覆隔膜包括基膜，基膜的两侧表面有一层陶瓷颗粒涂覆层和一层HEDP涂覆层。
[0005]进一步的，所述基膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、无纺布隔膜中的一种，厚度为5μm
‑
20μm。
[0006]进一步的，所述陶瓷颗粒涂覆层由以下原料混合分散后涂布形成，按重量份数计，10
‑
25份陶瓷颗粒、20
‑
30份PTFE乳液、1
‑
5份分散剂、1
‑
3份造孔剂和10
‑
40份水。
[0007]进一步的，所述陶瓷颗粒为氧化铝，勃姆石，氢氧化镁，氧化镁、氧化锆中的一种或多种；所述PTFE乳液的固含量为60％；所述分散剂为羧酸盐类分散剂、硅酸盐类分散剂或有机分散剂中的一种，所述造孔剂为聚丙烯腈。
[0008]PTFE，又称聚四氟乙烯，具有优良的化学稳定性、抗老化耐性，并且熔点高，耐高温，可以提高锂电隔膜的使用寿命，与陶瓷颗粒共同使用可以提高锂电隔膜的耐高温性能，且PTFE本身具有一定粘度，可以提高涂层与聚烯烃隔膜的粘结力，与陶瓷颗粒混合使用能够在膈膜表面形成一种网状结构，有利于电子传输，且该涂覆层具备弹性，具有良好的机械性能，可在一定程度上防止锂枝晶穿透隔膜并对抗充放电时电极材料的膨胀收缩。
[0009]进一步的，所述HEDP涂覆层由以下原料混合分散后涂布形成，按重量份数计，1
‑
2份造孔剂、4
‑
10份粘结剂、2
‑
10份HEDP溶液和80
‑
94份水。
[0010]进一步的，所述粘结剂为聚丙烯酸酯类粘结剂或丙烯腈多元共聚物或丁苯橡胶中的一种；所述HEDP溶液的固含量为50％
‑
60％。
[0011]由于电池内部内部放电反应的缘故，电解液内部LiPF6、PVDF和FEC等含氟物质会
产生HF，对电池内部材料造成腐蚀损害；且锂枝晶生长是影响锂电池使用安全性的重要因素之一，锂枝晶的生长会导致锂电池内部结构受损，造成电池电极跟电解液成分的变化，破坏生成的SEI膜，消耗电解液，生成死锂导致电池的整体库伦效率下降，并且不断生长的枝晶还会导致隔膜的破坏，导致电池短路，造成安全隐患。
[0012]HEDP，又称羟基乙叉二膦酸，是一种有机化合物，含有
‑
OH与
‑
PO3H2基团，可作为一种多功能界面调控剂使用。当HEDP涂覆于电池隔膜上时，HEDP涂覆层则可以有效防止HF对隔膜上的陶瓷颗粒的侵蚀，并且由于HEDP中
‑
OH基团的存在，可以促进Li
+
的扩散，从而提高隔膜的Li
+
通过速率，HEDP还具有良好的电子绝缘性，可抑制电池电解液内部的电子循环，减少死锂生成。当隔膜与负极材料相粘结，尤以硅为负极材料时，HEDP中的
‑
PO3H2基团参与SEI膜的构建，且可促进负极上SEI膜内部有益成分的形成，进一步降低由HF侵蚀和锂枝晶生长所带来的损害。
[0013]涂覆层的增加可以有效改善隔膜的工作性能，增强隔膜耐高温能力，减少工作温度给隔膜带来的损害，但是涂覆层的增加同样会导致隔膜离子通透性的下降，尤以具备粘结性质的粘结剂影响最大。造孔剂可以改善隔膜离子通透性，降低抑制聚合物内部结晶，降低玻璃化温度，从而改善隔膜的离子通透性。本专利技术所选用的造孔剂为聚丙烯腈，聚丙烯腈是丙烯腈单体聚合而的的高分子化合物，其内部基团含有
‑
CN，具有很强的极性，会在分子内部发生相互作用，形成电子给体
‑
受体复合物，从而提高薄膜的离子导电能力。
[0014]一种长寿命、耐高温涂覆隔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0015]S1.将陶瓷颗粒、PTFE乳液、分散剂、造孔剂和水混合，进行超声搅拌分散，得到陶瓷和PTFE乳液混合悬浮液；
[0016]S2.将上述得到的陶瓷和PTFE乳液混合悬浮液通过辊涂的方式负载到基膜上，然后60℃烘干；
[0017]S3.将造孔剂、粘结剂、HEDP溶液和水混合，超声波，得到粘结剂和HEDP溶液混合液；
[0018]S4.将上述粘结剂和HEDP溶液混合液通过真空浸渍的方法负载到S2得到的隔膜上，60℃烘干，得到长寿命、耐高温隔膜。
[0019]优选的，所述S1中超声搅拌分散时间为10
‑
40min，超声波频率为20
‑
30KHz。
[0020]优选的，所述S3中的超声波分散时间为30
‑
60min，超声波频率为20
‑
30KHz。
[0021]优选的，所述S4中真空浸渍时间为1
‑
2min。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术采用双层覆膜机制，陶瓷颗粒涂覆层利用陶瓷颗粒与PTFE自身性质提高锂电隔膜耐高温性能，同时由于PTFE自身优异的机械性能，可在一定程度上防止锂枝晶穿透隔膜与对抗充放电时电极材料的膨胀收缩；HEDP涂覆层可以有效防止HF对隔膜上的陶瓷颗粒的侵蚀，并且由于HEDP中
‑
OH基团的存在，可以促进Li+的扩散，HEDP还具有良好的电子绝缘性，可抑制电池电解液内部的电子循环，减少死锂生成，并且当隔膜与负极材料相粘结时，尤以硅为负极材料时，HEDP中的
‑
PO3H2基团参与SEI膜的构建进一步降低由于HF侵蚀和锂枝晶生长所带来的损害；并且本专利技术通过辊涂的方式先将陶瓷和PTFE乳液负载到基膜，再将粘结剂和HEDP溶液的混合液通过真空浸渍的方法负载到隔膜表面，提高涂层与基膜的粘结力，防止涂层掉落；因此本专利技术制备的一种长寿命、耐高温涂覆隔膜具有耐高温，寿命长，可降低HF侵蚀和枝晶损害的特点。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长寿命、耐高温涂覆隔膜，包括基膜，其特征在于：所述基膜的两侧表面有一层陶瓷颗粒涂覆层和一层HEDP涂覆层。2.根据权利要求1所述的一种长寿命、耐高温涂覆隔膜，其特征在于：所述基膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、无纺布隔膜中的一种，厚度为5μm
‑
20μm。3.根据权利要求1所述的一种长寿命、耐高温涂覆隔膜，其特征在于：所述陶瓷颗粒涂覆层由以下原料混合分散后涂布形成，按重量份数计，10
‑
25份陶瓷颗粒、20
‑
30份PTFE乳液、1
‑
5份分散剂、1
‑
3份造孔剂和10
‑
40份水。4.根据权利要求3所述的一种长寿命、耐高温涂覆隔膜，其特征在于：所述瓷颗粒为氧化铝、勃姆石、氢氧化镁，氧化镁、氧化锆中的一种或多种；所述PTFE乳液的固含量为60％；所述分散剂为羧酸盐类分散剂或硅酸盐类分散剂或有机分散剂中的一种；所述造孔剂为聚丙烯腈。5.根据权利要求1所述的一种长寿命、耐高温涂覆隔膜，其特征在于：所述HEDP涂覆层由以下原料混合分散后涂布形成，按重量份数计，1
‑
2份造孔剂、4
‑
10份粘结剂、2
‑
10份HEDP溶液和80
‑
94份水。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梦佳，张立斌，陈朝晖，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：