锂离子电池隔膜用的涂层组合物及该隔膜的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，其中，该涂层组合物含有多孔电绝缘氧化物颗粒以及粘结剂。本发明专利技术还涉及一种锂离子二次电池隔膜的制造方法，该方法包括，将悬浮液涂覆在多孔柔性基体的表面上并加热烘干形成涂层，其中，所述悬浮液含有本发明专利技术提供的涂层组合物以及溶剂。采用本发明专利技术提供的涂层组合物及由该组合物制备的电池隔膜，使电池具有较高的耐高温性能和耐过充性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及- -种锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，还涉及使用该涂 层组合物的锂离子二次电池隔膜的制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池的隔膜通常是薄的多孔绝缘材料，它具有高的离子透过 性和好的机械强度，并对各种化学物质和化学溶剂具有长期稳定性。因此，利用隔膜的不导电性将电池的正负极隔开，防止两电极接触而短路；同时依 靠隔膜自身的多微孔结构，让锂离子容易通过，保持正负极间良好的离子导 电性。当外部由于发生短路或错误连接使电池内部产生非正常大的电流时， 电池内部温度升高至一定程度时，隔膜将发生热熔化而导致微孔结构关闭， 从而切断电流，使电池停止工作，确保电池安全。因此，隔膜对于电池的使 用寿命有很大影响。尤其是，在短时间内得到大量能量、电流密度较大的情况下电压不中 断的高功率电池中，需要通过优化正负极材料的性能来实5见电池的性能。因 此这种高功率电池的隔膜应尽可能的薄，所用隔膜的孔隙率要高于普通二次 锂电池用的隔膜，要有很好的高温稳定性，才能获得稳定的、性能优异的高 功率电池。目前使用的隔膜主要由多孔有机聚合物膜构成。典型的有机隔膜有聚乙 烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜。这些有机聚烯烃类隔膜的缺点是在高于150'C的温度时热稳定性较低， 同时在锂电池体系中的化学稳定性较低，在锂电池中，隔膜与锂或嵌锂石墨 接触，聚烯径隔膜会逐渐受到侵蚀。美国专利US2005084761公开了一种用于电池的隔膜及其制造方法，该 制造方法包括，提供具有大量空洞和在其表面和内部具有涂层的片状柔性基 材，其中所述基材的材料选自聚合物和/或天然纤维的织造或非织造不导电纤 维，且所述涂层是多孔电绝缘的陶瓷涂层。该涂层是通过施涂悬浮体到所述 基材表面和内部并加热该施涂的悬浮体至少一次而施加到所述基材表面和 内部的，其中，所述悬浮体固化在基材表面和内部，所述悬浮体具有金属铝、 锆、硅、钛和/或钇的至少一种氧化物和溶胶。由该专利的方法可以提高电池隔膜的热稳定性，但在该方法中，悬浮休 含有氧化物和溶胶，由于该悬浮体对片状柔性基材的浸润性较差，并且形成 涂层后对片状柔性基材的附着力也较差，因此在加工该隔膜及绕制电极组的 过程中，易产生涂层颗粒脱落的现象，从而使按照上述方法生产出的电池隔 膜的耐高温性能降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的电池隔膜的制造方法中所得到 的电池隔膜的耐高温性能较低的缺陷，提供一种使锂离子二次电池隔膜耐高 温性能提高的隔膜用的涂层组合物，还提供一种该隔膜的制造方法。本专利技术提供了一种锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，其中，该涂层 组合物含有多孔电绝缘氧化物颗粒以及粘结剂。本专利技术还提供了一种锂离子二次电池隔膜的制造方法，该方法包括，将悬浮液涂覆在多孔柔性基体的表面上并加热烘干形成涂层，其中，所述悬浮 液含有本专利技术提供的涂层组合物以及溶剂。由于采用根据本专利技术提供的涂层组合物，使制造锂离子二次电池的隔膜 以及在制作电池绕制电极组时，涂层在该隔膜上的附着性很好，不易脱落， 从而保证了该隔膜的高的耐高温性能，因而使采用该隔膜的锂离子二次电池具有优良的耐高温性和耐过充性能，提高了釆用该隔膜的锂离子二次电池的 使用寿命和使用性能。而且，采用本专利技术提供的锂离子二次电池隔膜的制造 方法，生产工艺简单，制作方便。具体实施方式本专利技术提供的锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，其中，该涂层组合 物含有多孔电绝缘氧化物颗粒以及粘结剂。根据本专利技术提供的涂层组合物，为了保证电池隔膜涂层的高孔隙率和较 大的孔径，在优选情况下，多孔电绝缘氧化物颗粒与粘结剂的重量比为1:0.01-2，更优选为1: 0.1-0.5。根据本专利技术提供的涂层组合物，在优选情况下，所述多孔电绝缘氧化物 颗粒的直径为5-1000纳米，更优选为10-500纳米，特别优选为10-50微米。根据本专利技术提供的涂层组合物，所述多孔电绝缘氧化物颗粒可以为各种 现有技术中公知的电绝缘氧化物颗粒，优选为铝、锆、钛和硅氧化物颗粒中 的至少一种。根据本专利技术提供的涂层组合物，所述粘结剂可以釆用现有技术中公知的 各种粘结剂，优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、氟化 乙烯与六氟丙烯的共聚物、丙烯酸系树脂粘结剂和丙烯酸酯系粘结剂中的--种或几种。通过上述氧化物颗粒的团聚和粘结剂的粘结作用下，可以得到具 有高的孔隙率和较大孔径的涂层。根据本专利技术提供的锂离子二次电池隔膜的制造方法，该方法包括，将悬 浮液涂覆在多孔柔性基体的表面上并加热烘干形成涂层，其中，所述悬浮液 含有本专利技术提供的涂层组合物以及溶剂。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，对所使用溶剂的用量没有特别的限 制，只要可以将混合好的悬浮液涂覆于片状柔性基体上即可。优选情况下，所述溶剂的用量为所述涂层组合物总重量的0.1-20倍，更优选为1-10倍。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，悬浮液中所含有的溶剂可釆用本领 域技术人员公知的各种溶剂，优选情况下，该溶剂的气化温度应低于所述片 状柔性基体所用的聚合物材料的软化温度和熔化温度，并具有很好的挥发 性，而且为了提髙所述悬浮液对多孔柔性基体的浸润效果，所述溶剂可采用 与多孔柔性基体具有良好浸润性的有机溶剂作为溶剂，因此所述溶剂优选采 用N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚 砜中的---种或几种。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，在优选情况下，为了使多孔电绝缘 氧化物颗粒在悬浮液中可以很好地、均匀地分散，使所制造的隔膜的涂层更 均匀地附着在多孔柔性基体上，所述悬浮液还可含有分散剂。所述分散剂与 所述涂层组合物的总重量的重量比为0.0001-0.1: 1，更优选为0.001-0.05: 1。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，所述分散剂可采用本领域技术人员 公知的各种分散剂，例如很多醇类、酯类和域醚类的聚合物均可作为分散剂， 优选聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化 乙烯、聚丙烯酸，聚丙烯酸钠和聚丙烯中的至少一种。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，多孔柔性基体的孔隙率高可使得电 池隔膜具有较高孔隙率，因此，优选情况下，所述多孔柔性基体的孔隙率超 过40%，优选为40-80%，更优选为50-70%。为了使电池隔膜更薄，优选多 孔柔性基体的厚度为5-30微米，更优选为8-20微米，低的隔膜厚度可以降 低使用电池时的隔膜电阻并能尽可能降低电池的重量。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，所述多孔柔性基体可采用本领域技 术人员公知的各种非导电的聚合物材料，优选具有IOO'C以上的软化温度和 150'C以上的熔化温度的聚合物材料，例如聚酯或聚烯烃材料的薄膜。由于 诸如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)的聚烯烃具有更高的热稳定性，因而更优选采用聚烯烃材料的薄膜作为多孔柔性基体。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，将悬浮液涂覆在多孔柔性基体表面 上的涂覆方法可采用现有技术中公知的各种方法，例如通过印刷、辊压、刮 浆、浸渍、喷涂和提拉的方法。根据本专利技术提供的隔膜的制造方法，将涂覆在多孔柔性基体表面上的悬 浮液加热烘干的温度优选低于用作多孔柔性基体的聚合物材料的软化温度和熔化温度，因此该温度优选为50-100'C,更优选为50-80'C。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池隔膜用的涂层组合物，其特征在于，该涂层组合物含有多孔电绝缘氧化物颗粒以及粘结剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宇宁，肖峰，姜占锋，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]