锂离子电池涂布隔膜制造技术

本发明专利技术提出一种锂离子电池涂布隔膜，其包括：聚烯烃隔膜基材及形成于聚烯烃隔膜基材至少一侧的隔膜涂层，隔膜涂层含有γ

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池涂布隔膜


[0001]本专利技术涉及锂离子电池相关
，具体地涉及一种锂离子电池涂布隔膜。

技术介绍

[0002]隔膜用于隔离锂离子电池的正负极，除了可提供Li
+
迁移的通道与避免电极接触发生短路外，在失控状况下还可闭孔阻止Li
+
迁移，确保电池安全。虽然隔膜不直接参与电极反应，但是对锂离子电池的综合性能有着重要影响。
[0003]常见的锂离子电池隔膜为聚烯烃类隔膜，尤其以聚乙烯(PE) 和聚丙烯(PP)为主。聚烯烃类隔膜熔点较低、机械强度不足，在极端状况下容易导致电池内部短路。此外，聚烯烃类隔膜对电解液的浸润性较差，使得锂离子电池注液与保液效果不佳，多次循环后易发生电解液贫液现象，从而影响锂离子电池的性能，造成使用寿命大打折扣。
[0004]为解决上述问题，目前主要采用的方法是以聚烯烃类隔膜作为底材，并涂覆陶瓷颗粒涂层和/或有机聚合物涂层。陶瓷材料的机械强度较高，熔点较高，热稳定性较佳，且陶瓷材料通常具有一定的极性，与常用的碳酸酯类溶剂间的亲和性较佳，可增加隔膜的吸液和保液性能。另外，电解质能使有机聚合物涂层溶胀，对Li
+
的迁移更为有利，但是有机聚合物涂层的耐热性目前仅能达到150℃。
[0005]此外，现有涂层隔膜对吸液和保液性能的提升有限，不能完全满足现今追求更高容量、更高倍率、更高循环稳定性、更长寿命、更安全的锂离子电池的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种锂离子电池涂布隔膜，通过无机陶瓷材料和具有三维网络结构的两亲性粘合剂的使用，以有效提升隔膜的吸液和保液性能。
[0007]基于此，本专利技术提出一种锂离子电池涂布隔膜，包括：聚烯烃隔膜基材以及形成于聚烯烃隔膜基材至少一侧的隔膜涂层，隔膜涂层含有γ
‑
Al2O3陶瓷颗粒以及具有三维网络结构的两亲性粘合剂。
[0008]本专利技术另提出一种制备上述锂离子电池涂布隔膜的方法，包括：涂布含有γ
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Al2O3陶瓷颗粒及具有三维网络结构的两亲性粘合剂的浆料于聚烯烃隔膜基材的至少一侧；以及干燥浆料形成隔膜涂层。
[0009]本专利技术又提出一种锂离子电池，包括上述的锂离子电池涂布隔膜、正极、以及负极，正极与负极分别位于锂离子电池涂布隔膜的二侧。
[0010]根据本专利技术，陶瓷颗粒具备高温稳定性与高比表面积，可提高锂离子电池的比容量和循环寿命。此外，陶瓷颗粒的高比表面积可增加隔膜的电解液浸润性，对电解液具有良好的吸收及保持性能，以提高 Li
+
的迁移速率及电导率。另外，两亲性粘合剂同时具有亲水端与疏水端，通过疏水端与聚烯烃隔膜基材间同极性的结合，提升隔膜的结构强度，并通过亲水端与电解液间同极性的结合，增加隔膜的电解液浸润性。而且，两亲性粘合剂的三维网络结构可增加与聚烯烃隔膜基材及电解液的结合面积，以提升隔膜的结构强度及电解液浸
润性。
附图说明
[0011]图1是一示意图，呈现锂离子电池涂布隔膜；
[0012]图2是一扫描电镜(SEM)照片图，呈现陶瓷颗粒；
[0013]图3是一示意图，呈现两亲性粘合剂的交联形成与溶胀。
[0014]组件标号说明
[0015]1…
聚烯烃隔膜基材
[0016]2…
隔膜涂层
具体实施方式
[0017]以下对本专利技术的具体实施方式结合附图进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0018]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019]请参照图1，本专利技术第一实施方式提出一种锂离子电池涂布隔膜，包括：聚烯烃隔膜基材1以及隔膜涂层2，隔膜涂层2形成于聚烯烃隔膜基材1的至少一侧且含有γ
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Al2O3陶瓷颗粒及具有三维网络结构的两亲性粘合剂。具体地说，γ
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Al2O3陶瓷颗粒可形成多孔陶瓷结构层于聚烯烃隔膜基材1的至少一侧，两亲性粘合剂可形成于多孔陶瓷结构层的孔隙内。
[0020]聚烯烃隔膜基材1可包括重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支化聚乙烯、密度介于0.941至0.960g/cm3之间的高密度聚乙烯、密度介于0.915至0.940g/cm3之间的低密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种形成的共聚物，但不限于此。此外，聚烯烃隔膜基材1的孔隙率可介于30至60％之间，但不限于此。另外，聚烯烃隔膜基材1的厚度可介于5至10μm之间，但不限于此。
[0021]以γ
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Al2O3陶瓷颗粒与两亲性粘合剂的总重量为100份计，γ
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Al2O3陶瓷颗粒的重量可介于90.0至95.0份之间，两亲性粘合剂的重量可介于5.0至10.0份之间，但不限于此。隔膜涂层2可形成于聚烯烃隔膜基材1的一侧或二侧，隔膜涂层2的厚度可介于5至7μm 之间，但不限于此。此外，γ
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Al2O3陶瓷颗粒形成的多孔陶瓷结构层的厚度可介于3至6μm之间，但不限于此。可理解的是，隔膜涂层2 的厚度与γ
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Al2O3陶瓷颗粒形成的多孔陶瓷结构层的厚度理论上相同，但于不相同的情况下，可能为两亲性粘合剂不仅形成于多孔陶瓷结构层的孔隙内，也形成于多孔陶瓷结构层的至少一表面所导致。
[0022]γ
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Al2O3陶瓷颗粒的表面可如图2所示布满微孔，但孔隙率、孔径、颗粒形貌与大小并无特别限制，可依据实际需求进行选择。举例地说，γ
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Al2O3陶瓷颗粒的中位粒径D50分布范围可介于1.6至5.0μm 之间，但不限于此。
[0023]两亲性粘合剂可为聚(醋酸乙烯酯
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乙烯醇)(PVAc
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VA)与聚 (甲基乙烯基醚
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马来酸酐)(PMVE
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MA)交联形成的共聚物粘合剂或聚乙二醇(PEG)与聚(甲基乙烯基醚
‑
马来酸酐)(PMVE
‑
MA) 交联形成的共聚物粘合剂，但不限于此。据发现，聚合物粘合剂的交联度升
高会增加三维网络的致密性，使内聚力增大；然而，交联度过度升高反而会导致聚合物粘合剂的流动性变差，不利在粘接界面铺展，影响界面粘接强度。因此，为得到适当的粘接性，两亲性粘合剂的交联度可介于10至20％的范围之间，但不限于此。
[0024]以下举例说明聚(醋酸乙烯酯
‑
乙烯醇)与聚(甲基乙烯基醚
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马来酸酐)交联形成的共聚物粘合剂的制备：
[0025]首先，对聚醋酸乙烯酯(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池涂布隔膜，其特征在于，包括：聚烯烃隔膜基材以及形成于所述聚烯烃隔膜基材至少一侧的隔膜涂层，所述隔膜涂层含有γ
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Al2O3陶瓷颗粒以及具有三维网络结构的两亲性粘合剂。2.根据权利要求1所述的锂离子电池涂布隔膜，其特征在于，所述两亲性粘合剂为聚(醋酸乙烯酯
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乙烯醇)与聚(甲基乙烯基醚
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马来酸酐)交联形成的共聚物粘合剂或聚乙二醇与聚(甲基乙烯基醚
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马来酸酐)交联形成的共聚物粘合剂。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池涂布隔膜，其特征在于，所述γ
‑
Al2O3陶瓷颗粒形成多孔陶瓷结构层于所述聚烯烃隔膜基材的至少一侧，所述两亲性粘合剂形成于所述多孔陶瓷结构层的孔隙内；或所述γ
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Al2O3陶瓷颗粒形成多孔陶瓷结构层于所述聚烯烃隔膜基材的至少一侧，所述两亲性粘合剂形成于所述多孔陶瓷结构层的孔隙内以及所述多孔陶瓷结构层的至少一表面。4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池涂布隔膜，其特征在于，以所述γ
‑
Al2O3陶瓷颗粒与所述两亲性粘合剂的总重量为100份计，所述γ
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Al2O3陶瓷颗粒的重量介于90.0至95.0份之间，所述两亲性粘合剂的重量介于5.0至10.0份之间。5.根据权利要求1所述的锂离子电池涂布隔膜，其特征在于，所述聚烯烃隔膜基材的厚度介于5至10μm之间；且/或所述隔膜涂层的厚度介于5至7μm之间。6.根据权利要求1所述的锂离子电池涂布隔膜，其特征在于，所述聚烯烃隔膜基材包括重均分子量在200万或以上的超高分子量聚乙烯、线性聚乙烯、支...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志，苏晓明，刘倩倩，蔡裕宏，程跃，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：