一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜及其制备方法；涉及锂离子电池技术领域；解决现有技术中陶瓷微孔隔膜内阻较大的问题；所述陶瓷微孔隔膜包括：基膜；在所述基膜两侧表面上涂覆的陶瓷层；以及涂覆在所述陶瓷层外表面上的石墨层，所述石墨层的厚度为10

A ceramic microporous diaphragm for lithium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池
，具体涉及陶瓷微孔隔膜


技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。在锂离子电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。对于锂离子电池而言，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。
[0003]隔膜本身必须要有微孔，以保证锂离子能够自由地往返于正负极之间。现有技术中也有不少利用陶瓷涂覆聚烯烃多孔膜来增加隔膜的热稳定性。但此类多孔陶瓷隔膜的陶瓷层不利于锂离子电池大电流放电过程中锂离子脱嵌，电池内阻大，可能降低锂离子电池的循环寿命。因此，还需要在陶瓷微孔隔膜的基础上进一步改进。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜及其制备方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜。所述陶瓷微孔隔膜包括：基膜；在所述基膜两侧表面上涂覆的陶瓷层；以及涂覆在所述陶瓷层外表面上的石墨层，所述石墨层的厚度为10
‑
20μm，所述石墨层的孔隙率为44
‑
50％，所述石墨层的粒径为1
‑
5μm。
[0007]采用以上技术方案，通过在陶瓷微孔隔膜表面进一步增加石墨层，减小了正负极活性物质与陶瓷微孔隔膜之间的界面阻力，降低了电池内阻，从而减少了锂离子在脱嵌过程中的损失量，进而提高了锂离子电池的充放电循环性能。以上技术方案对石墨层的厚度、孔隙率和石墨的粒径有严格的要求，在以上范围内的石墨层才能满足本专利技术的要求。
[0008]本专利技术中，对基膜和陶瓷层没有特别的限定，只要采用涂覆以上技术方案中的石墨层的隔膜均能起到降低电阻，提高锂离子电池的充放电循环性能的作用。陶瓷层采用的陶瓷微粒可以列举为氧化铝、氢氧化镁、勃姆石等。
[0009]优选的，所述石墨层的厚度为14
‑
16μm。更优选的，所述石墨层的厚度为15μm。
[0010]优选的，所述石墨层的孔隙率为46
‑
48％。更优选的，所述石墨层的孔隙率为47％。
[0011]优选的，所述石墨层的粒径为2
‑
4μm。更优选的，所述石墨层的粒径为3μm。
[0012]此外，本专利技术还提供了一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：
[0013](1)将基膜在450
‑
500℃条件下高温煅烧5
‑
7小时，形成微孔隔膜；
[0014](2)将步骤(1)得到的微孔隔膜两侧表面涂覆水性陶瓷浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜；
[0015](3)再将步骤(2)得到的陶瓷微孔隔膜外表面涂覆上水性石墨浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜产品。
[0016]进一步，步骤(3)中，所述水性石墨浆料由石墨、粘结剂和去离子水组成。
[0017]进一步，所述水性石墨浆料中，石墨的固含量为50
‑
60％。
[0018]步骤(3)中，粘结剂可以采用本领域中已知的有机聚合物，用于将石墨微粒粘结成整体层状，可以列举为聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯乳胶、聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯腈等。
[0019]相较于现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术通过在所述陶瓷层外表面涂覆所述石墨层，减小了所述陶瓷层与正负极材料之间的阻力，降低了电池内阻，减少了锂离子在脱嵌过程中的损失量，提高了锂离子电池充放电循环性能；
[0021](2)所述石墨层的孔隙率较大，和基膜中的微孔共同作用，便于锂离子通过所述隔膜，提高了锂离子电池充放电循环性能；
[0022](3)所述石墨层本身具有导电性，有利于降低锂离子电池爆炸或起火风险，提高锂离子电池的安全性能。
具体实施方式
[0023]以下示出实施例以及比较例更详细地说明本专利技术。本专利技术不限于以下的实施例。
[0024]实施例1
[0025]一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜。所述陶瓷微孔隔膜包括：基膜；在所述基膜两侧表面上涂覆的陶瓷层；以及涂覆在所述陶瓷层外表面上的石墨层，所述石墨层的厚度为15μm，所述石墨层的孔隙率为47％，所述石墨层的粒径为3μm。
[0026]上述用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)将聚烯烃基膜在500℃条件下高温煅烧6小时，形成微孔隔膜；
[0028](2)将步骤(1)得到的微孔隔膜两侧表面涂覆水性陶瓷浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜；
[0029](3)再将步骤(2)得到的陶瓷微孔隔膜外表面涂覆上水性石墨浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜产品；所述水性石墨浆料由固含量为60％的石墨、20％的粘结剂PVDF和20％的去离子水组成。
[0030]实施例2
[0031]一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜。所述陶瓷微孔隔膜包括：基膜；在所述基膜两侧表面上涂覆的陶瓷层；以及涂覆在所述陶瓷层外表面上的石墨层，所述石墨层的厚度为10μm，所述石墨层的孔隙率为47％，所述石墨层的粒径为3μm。
[0032]上述用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)将聚烯烃基膜在500℃条件下高温煅烧6小时，形成微孔隔膜；
[0034](2)将步骤(1)得到的微孔隔膜两侧表面涂覆水性陶瓷浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜；
[0035](3)再将步骤(2)得到的陶瓷微孔隔膜外表面涂覆上水性石墨浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜产品；所述水性石墨浆料由固含量为60％的石墨、20％的粘结剂PVDF和20％的去离子水组成。
[0036]实施例3
[0037]一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜。所述陶瓷微孔隔膜包括：基膜；在所述基膜两侧表面上涂覆的陶瓷层；以及涂覆在所述陶瓷层外表面上的石墨层，所述石墨层的厚度为15μm，所述石墨层的孔隙率为44％，所述石墨层的粒径为5μm。
[0038]上述用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0039](1)将聚烯烃基膜在500℃条件下高温煅烧6小时，形成微孔隔膜；
[0040](2)将步骤(1)得到的微孔隔膜两侧表面涂覆水性陶瓷浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜；
[0041](3)再将步骤(2)得到的陶瓷微孔隔膜外表面涂覆上水性石墨浆料，烘干，得到陶瓷微孔隔膜产品；所述水性石墨浆料由固含量为60％的石墨、20％的粘结剂PVDF和20％的去离子水组成。
[0042]对比例1
[0043]一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜。所述陶瓷微孔隔膜包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜，其特征在于，包括：基膜；在所述基膜两侧表面上涂覆的陶瓷层；以及涂覆在所述陶瓷层外表面上的石墨层，所述石墨层的厚度为10
‑
20μm，所述石墨层的孔隙率为44
‑
50％，所述石墨层的粒径为1
‑
5μm。2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜，其特征在于，所述石墨层的厚度为14
‑
16μm。3.根据权利要求2所述的一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜，其特征在于，所述石墨层的厚度为15μm。4.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜，其特征在于，所述石墨层的孔隙率为46
‑
48％。5.根据权利要求4所述的一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜，其特征在于，所述石墨层的孔隙率为47％。6.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池的陶瓷微孔隔膜，其特征在于，所述石墨层的粒径为2

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鸿翔，李罡，
申请(专利权)人：郑州英诺贝森能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：