一种陶瓷隔膜及其制备方法及应用技术

本申请公开了一种陶瓷隔膜及其制备方法及应用，涉及二次电池技术领域。本申请所述的陶瓷隔膜包括基膜，所述基膜为多孔薄膜；第一涂层，所述第一涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述第一涂层包括多孔纳米复合陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；第二涂层，所述第二涂层设置在所述第一涂层的表面上，所述第二涂层包括多孔纳米复合陶瓷、高分子聚合物、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；其中，多孔纳米复合陶瓷为套管结构，大管为SBA

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷隔膜及其制备方法及应用


[0001]本申请涉及二次电池
，特别涉及一种陶瓷隔膜及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]隔膜作为锂电池四大关键材料之一，不仅是电解液的储存器，而且有防止电池中正负极接触的作用，同时还可以提供电池内部的离子运输通道进而起到调节离子运输的作用。聚烯烃隔膜由于优异的化学稳定性和机械强度是最常用的商用电池隔膜之一，但是其本身的疏水性能使其不能完全被电解液浸润，进而导致较低的离子电导率和锂离子迁移数，并且在高温条件下聚烯烃隔膜极易发生收缩，引起正负极接触发生火灾或爆炸的危险。
[0003]对此，现有技术往往是在隔膜表面涂覆一层或两层无机耐热层如氧化铝、勃姆石耐热层，能够改善热收缩性能，然而受限于基膜自身性质，PE陶瓷隔膜在温度高于150℃时收缩变形严重（收缩50%以上），易导致电池内部短路，引起热失控，并且陶瓷涂覆易吸收水分，使涂覆隔膜的水分含量偏高，影响电池的循环性能。为改善此种现象，公告号为CN114335904B的中国专利技术专利设计一款锂电池复合隔膜，在基膜的表面进行陶瓷层涂布，然后在陶瓷层表面涂覆多孔凝胶层涂布，通过设置以PVDF系树脂为主体的多孔凝胶层，并在多孔凝胶层中加入无机陶瓷颗粒和丙烯酸酯类粘合剂，既能提高复合隔膜的正极粘结性能、热稳定性及离子传导性，降低复合隔膜的热收缩率，又能有效提高复合隔膜层间的剥离强度，降低复合隔膜的材料成本，复合隔膜具有优异的综合性能表现，进而可提升锂电池的使用性能。
[0004]但是，无机陶瓷颗粒为纳米高纯椭球形颗粒，比表面积相对较小，虽然涂覆氧化铝陶瓷颗粒能提高隔膜的耐温性和提高对电解液的亲液性，但对吸液量并没有很好的改善效果，并且氧化铝的堆积一定程度上阻碍了锂离子的迁移过程，增加了电池的内阻。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种陶瓷隔膜及其制备方法及应用，解决现有陶瓷涂覆隔膜存在的吸液性差的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种陶瓷隔膜，包括：基膜，所述基膜为多孔薄膜；第一涂层，所述第一涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述第一涂层包括多孔纳米复合陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；第二涂层，所述第二涂层设置在所述第一涂层的表面上，所述第二涂层包括多孔纳米复合陶瓷、高分子聚合物、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；其中，多孔纳米复合陶瓷为套管结构，大管为SBA
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15形成的硅基材料，小管为CTAB为模板剂带着Al化合物形成的铝基材料，SBA
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15由P123和正硅酸乙酯（TEOS）混合形成。
[0007]在上述技术方案中，本申请实施例通过在涂层中添加套管结构的多孔纳米复合陶瓷，具有高孔容量的优良性能，同时具有较高的孔隙率，所获得的陶瓷隔膜的吸液量和保液能力均有提高，将该陶瓷隔膜应用于锂离子电池中，能明显提高锂离子电池的电性能。
[0008]进一步地，根据本申请实施例，其中，基膜为PE膜、PP膜、PI膜、PET膜、PP/PE膜 、PP/PE/PP膜、无纺布隔膜中的一种。
[0009]进一步地，根据本申请实施例，其中，在所述第一涂层中，所述多孔纳米复合陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的质量比为（40~90）：（0.1~3）：（0.5~5）：（0.5~8）：（0.1~3）。
[0010]进一步地，根据本申请实施例，其中，在所述第二涂层中，所述多孔纳米复合陶瓷、高分子聚合物、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的质量比为（30~80）：（0.5~10）：（0.1~3）：（0.5~5）：（0.5~10）：（0.1~3）。
[0011]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔纳米复合陶瓷采用以下方法制备而成：将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和Al化合物加入无水乙醇中，搅拌均匀后加入水热釜中预处理，形成混合溶液A；将P123（三嵌段共聚物，全称为：聚环氧乙烷
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聚环氧丙烷
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聚环氧乙烷三嵌段共聚物，其分子式为：PEO
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PPO
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PEO）加入盐酸溶液中，搅拌均匀后加入一定量的正硅酸乙酯（TEOS），继续搅拌形成混合液B；将混合溶液A缓慢加入混合溶液B中，并继续搅拌后加入水热釜中；在烘箱中静置晶化，过滤，用无水乙醇进行洗涤，然后在烘箱中进行干燥，再置于箱式马弗炉中煅烧，冷却后得到的白色粉末即为所述多孔纳米复合陶瓷。
[0012]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔纳米复合陶瓷材料具有第一类孔和第二类孔，第一类孔的孔径大于第二类孔。
[0013]进一步地，根据本申请实施例，其中，第一类孔的直径为20~200nm。
[0014]进一步地，根据本申请实施例，其中，第二类孔的直径为1~100nm。
[0015]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔纳米复合陶瓷的粒径为10~350nm。
[0016]进一步地，根据本申请实施例，其中，多孔纳米复合陶瓷的孔隙率为50~80%。
[0017]为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种陶瓷隔膜的制备方法，包括以下步骤：制备第一涂层浆料：将分散剂加入第一溶剂中，加入多孔纳米复合陶瓷材料搅拌均匀，随后加入增稠剂、粘结剂、润湿剂搅拌均匀，得到第一涂层浆料；制备第二涂层浆料：将分散剂加入第二溶剂中，加入高分子聚合物搅拌均匀，随后加入多孔纳米复合陶瓷材料、增稠剂、粘结剂、润湿剂搅拌均匀，得到第二涂层浆料；制备所述陶瓷隔膜：将第一涂层浆料采用微凹版涂覆在基膜表面，然后所述第一涂层上涂覆第二涂层浆料，得到所述陶瓷隔膜。
[0018]为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种陶瓷隔膜在二次电池上的应用。
[0019]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过在涂层中添加套管结构的多孔纳米复合陶瓷，具有高孔容量的优良性能，同时具有较高的孔隙率，所获得的陶瓷隔膜的吸液量和保液能力均有提高，将该陶瓷隔膜应用于锂离子电池中，能明显提高锂离子电池的电性能。
附图说明
[0020]下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
[0021]图1是本申请中一种陶瓷隔膜的结构示意图。
[0022]图2是本申请中多孔纳米复合陶瓷的结构示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本专利技术实施例，并不用于限定本专利技术实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷隔膜，其特征在于，包括：基膜，所述基膜为多孔薄膜；第一涂层，所述第一涂层设置在所述基膜的至少一侧表面上，所述第一涂层包括多孔纳米复合陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；第二涂层，所述第二涂层设置在所述第一涂层的表面上，所述第二涂层包括多孔纳米复合陶瓷、高分子聚合物、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂；其中，多孔纳米复合陶瓷为套管结构，大管为SBA
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15形成的硅基材料，所述SBA
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15由P123和正硅酸乙酯（TEOS）混合形成，小管为CTAB为模板剂带着Al化合物形成的铝基材料。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷隔膜，其特征在于，所述基膜为PE膜、PP膜、PI膜、PET膜、PP/PE膜 、PP/PE/PP膜、无纺布隔膜中的一种。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷隔膜，其特征在于，在所述第一涂层中，所述多孔纳米复合陶瓷、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的质量比为（40~90）：（0.1~3）：（0.5~5）：（0.5~8）：（0.1~3）。4.根据权利要求1所述的一种陶瓷隔膜，其特征在于，在所述第二涂层中，所述多孔纳米复合陶瓷、高分子聚合物、分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的质量比为（30~80）：（0.5~10）：（0.1~3）：（0.5~5）：（0.5~10）：（0.1~3）。5.根据权利要求1所述的一种陶瓷隔膜，其特征在于，所述多孔纳米复合陶瓷采用以下方法制备而成：将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和Al化合物加入无水乙醇中，搅拌均匀后加入水热釜中预处理，形成混合溶液A；将P123加入盐酸溶液中，搅拌均匀后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姗姗，王晓明，周素霞，黄云，张振坤，张云金，邹奇，曹林娜，王婷，
申请(专利权)人：宁德卓高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：