可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜及其制备方法，陶瓷涂层电池隔膜采用陶瓷涂覆而成，陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：将水和分散剂混合均匀后，加入介孔纳米二氧化锆分散均匀，再加入增稠剂和粘结剂搅拌均匀，得陶瓷浆料，其中，按质量份数计，所述水、分散剂、介孔纳米二氧化锆、增稠剂和粘结剂的比为(40～60):(0～0.5):(30～50):(5～15):(2～15)。本发明专利技术提供的陶瓷浆料不仅能改善隔膜的高温收缩问题，还能利用材料本身的不定型孔洞，吸附电解液，加大了电解液注入量，提高了电池容量。高了电池容量。高了电池容量。

【技术实现步骤摘要】
可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池隔膜
，具体来说涉及一种可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有锂离子电池隔膜主要包括聚乙烯和聚丙烯隔膜，成型的方法包括湿法成型及干法成型。湿法成型聚乙烯锂离子隔膜具有孔隙率高、孔径分布均一，具有更加优异的电池性能，是未来动力用锂离子电池隔膜的主要发展方向。为满足锂离子电池隔膜的强度要求一般使用超高分子量聚乙烯，然而超高分子量聚乙烯材料是一种耐高温性能较差的材料，由于隔膜内存在较大的内应力，高温时隔膜易出现收缩，进一步的高温会使隔膜熔融，造成电池内部短路，进而产生电池的自燃甚至爆炸。
[0003]为解决聚乙烯的不耐热问题，现有的锂电池隔膜生产工艺过程中，用聚乙烯隔膜作为基膜，在基膜表面涂覆一层陶瓷浆料，形成一层耐高温的陶瓷骨架，可以有效的提高隔膜的耐高温性能、改善热收缩性能等；但陶瓷层的加入，使隔膜的体积变大，在电池体系中，挤占了少量电解液的体积，导致了电池容量的少量减少。

技术实现思路

[0004]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种陶瓷浆料的制备方法。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述制备方法获得的陶瓷浆料，该陶瓷浆料不仅能改善隔膜的高温收缩问题，还能利用材料本身的不定型孔洞，吸附电解液，加大了电解液注入量，提高了电池容量。
[0006]基于陶瓷浆料，本专利技术的另一目的是提供制备可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜的方法。
[0007]本专利技术的另一目的是提供上述方法获得的陶瓷涂层电池隔膜，本专利技术获得的陶瓷涂层电池隔膜既能耐热又能提高电池容量。
[0008]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0009]一种陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将水和分散剂混合均匀后，加入介孔纳米二氧化锆分散均匀，再加入增稠剂和粘结剂搅拌均匀，得陶瓷浆料，其中，按质量份数计，所述水、分散剂、介孔纳米二氧化锆、增稠剂和粘结剂的比为(40～60):(0～0.5):(30～50):(5～15):(2～15)。
[0011]在上述技术方案中，所述混合均匀的搅拌速度为200～3000r/min，搅拌时间为5～20min。
[0012]在上述技术方案中，所述分散均匀的搅拌速度为200～3000r/min，搅拌时间为10～120min。
[0013]在上述技术方案中，所述搅拌均匀的速度为10～50r/min，时间为5～50min。
[0014]在上述技术方案中，所述介孔纳米二氧化锆的粒径为100～2000nm。
[0015]在上述技术方案中，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯酰胺或聚丙烯酰胺。
[0016]在上述技术方案中，所述分散剂为阳离子的铵盐、季铵盐分散剂、丙烯酸酯高分子型分散剂、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂。
[0017]在上述技术方案中，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、丙烯酸或丁苯橡胶。
[0018]上述制备方法获得的陶瓷浆料。
[0019]一种制备可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜的方法，包括以下步骤：
[0020]将所述陶瓷浆料涂覆于基膜表面，干燥，收卷，得陶瓷涂层电池隔膜。
[0021]在上述技术方案中，所述干燥的温度为40～80℃，干燥的时间为0.1～3min。
[0022]在上述技术方案中，涂覆所形成涂层的厚度为0.5～6μm。
[0023]本专利技术获得的陶瓷涂层电池隔膜，对比其他陶瓷隔膜可使电池容量提高5～10％，可提高电池的循环寿命约5～30％，可降低电池内阻约3～15％，同时，改善隔膜的热收缩性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1所得的陶瓷涂层电池隔膜的SEM；
[0025]图2为介孔纳米二氧化锆的BJH吸附测试图；
[0026]图3为介孔纳米二氧化锆的BJH脱附测试图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0028]本专利技术具体实施方式中使用的相关仪器设备如下：
[0029]电化学工作站：LK2010型；
[0030]孔隙测量仪：PMI孔径测试仪；
[0031]透气度测量仪：Gurley透气度测量仪。
[0032]下述实施例采用的基膜的厚度为9μm，基膜为聚乙烯。
[0033]下述实施例中涉及的测试方法如下：
[0034]1、内阻测试方法为，参见国家标准GB/T36363
‑
2018中的离子电导率的测试方法，内阻为离子电导率的倒数，其中，测试离子电导率用到的隔膜为实施例1～3所得陶瓷涂层电池隔膜以及对比例1～2所得电池隔膜中的一种。
[0035]2、容量保持率测试方法为，先测试制作好的电池容量为首次容量，经过2A电流放电后再充电，连续循环200次后，测试电池最终的容量，以最终容量除以首次容量的百分比，得到容量保持率。
[0036]3、热收缩测试方法为，裁取尺寸为100mm*100mm的隔膜，最大偏离角不超过5
°
，其面积记作M0，将隔膜上下各覆盖一张A4纸之后，放入已达到105℃或130℃的烘箱内，一小时后取出，放置30min后使用分辨率为0.001mm的投影仪测试，测量收缩后尺寸，其面积记作为M，收缩率为(M0
‑
M)/M0*100％，其中，隔膜为实施例1～3所得陶瓷涂层电池隔膜以及对比例1～2所得电池隔膜中的一种。
[0037]4、电解液注入量系数(即注液量)为：电解液体积/(正极片孔隙体积+负极片孔隙
体积+隔膜孔隙体积)。(极片和隔膜的孔隙体积通过压汞法测试所得)
[0038]5、透气增幅＝隔膜的透气值
‑
基膜的透气值，隔膜为实施例1～3所得陶瓷涂层电池隔膜以及对比例1～2所得电池隔膜中的一种。
[0039]实施例1
[0040]一种陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0041]在搅拌罐中加入水和分散剂，于2000r/min下搅拌10min混合均匀，加入介孔纳米二氧化锆于2000r/min下搅拌90min以分散均匀，再加入增稠剂和粘结剂于30r/min下搅拌40min以搅拌均匀，得到陶瓷浆料，其中，按质量份数计，水、分散剂、介孔纳米二氧化锆、增稠剂和粘结剂的比为47：0.2：35：7：3，分散剂为聚氨酯，增稠剂为羧甲基纤维素钠，粘结剂为丙烯酸，介孔纳米二氧化锆的粒径为300～310nm。
[0042]一种制备可提高电池容量的陶瓷涂层电池隔膜的方法，包括以下步骤：
[0043]用设计涂层厚度为2μm网纹辊，将陶瓷浆料涂覆于9μm厚、透气160s/100ml的基膜的表面，放入烘箱中干燥，干燥温度为65℃，干燥时间为0.2min，收卷，得到陶瓷涂层电池隔膜。
[0044]如图1所示为本专利技术实施例1所得的陶瓷涂层电池隔膜的SEM，由图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水和分散剂混合均匀后，加入介孔纳米二氧化锆分散均匀，再加入增稠剂和粘结剂搅拌均匀，得陶瓷浆料，其中，按质量份数计，所述水、分散剂、介孔纳米二氧化锆、增稠剂和粘结剂的比为(40～60):(0～0.5):(30～50):(5～15):(2～15)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合均匀的搅拌速度为200～3000r/min，搅拌时间为5～20min，所述介孔纳米二氧化锆的粒径为100～2000nm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散均匀的搅拌速度为200～3000r/min，搅拌时间为10～120min。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌均匀的速度为10～50r/min，时间为5～50mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，邢鹏，徐锋，苏碧海，杨振图，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：