电池隔膜涂布液、电池隔膜和电池制造技术

本发明专利技术公开了电池隔膜涂布液、电池隔膜和电池。其中，电池隔膜涂布液包括：芳纶和粘结剂，以涂布液的总质量为基准，芳纶的占比为2wt％～10wt％，粘结剂的占比为0.5wt％～6wt％，其中，粘结剂的玻璃化转变温度不低于200℃。通过采用该电池隔膜涂布液，不仅有利于增强高温条件下隔膜涂层与隔膜基材的剥离强度，还能够提高隔膜的破膜温度，进而可以有效提高电池的安全性能。提高电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
电池隔膜涂布液、电池隔膜和电池


[0001]本专利技术属于电池领域，具体而言，涉及电池隔膜涂布液、电池隔膜和电池。

技术介绍

[0002]隔膜作为动力电池的重要组成部分，其主要作用是在保证电池内部正负极间离子自由传输的同时，直接隔开电池正负极以防止电池短路。当前，动力电池普遍使用聚烯烃隔膜或以聚烯烃为基材的陶瓷涂层隔膜。然而，上述隔膜用于锂离子动力电池时存在一定的弊端，破膜温度较低，无法保证电池的高温安全性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要是基于以下问题和发现提出的：
[0004]当前广泛用于动力电池的隔膜为聚烯烃隔膜或以聚烯烃为基材的陶瓷涂层隔膜，当电池发生滥用情形导致内部短路时，容易发展成为热失控，此时电池内部温度会急剧上升，当电池内部温度上升至130℃时，会使得聚烯烃隔膜或以聚烯烃为基材的陶瓷涂层隔膜的微孔关闭，导致隔膜电阻增大，阻碍电池内部的离子传输；当电池温度继续上升超过160℃时，聚烯烃材料会发生熔化，引起隔膜破裂，破坏隔膜的完整性，使得电池的正负极接触，导致热失控现象进一步加剧。为提高电池隔膜的耐热性，目前，有提出一种芳纶涂覆的锂离子电池隔膜，其中，采用共聚胶黏剂(PVP/VA)作为粘结剂，但由于PVP/VA的玻璃化转变温度较低，难以保证隔膜具有较高的破膜温度，在高温条件下，仍会导致隔膜失效，影响电池的耐热稳定性；还有提出一种耐高温油性芳纶涂布锂离子电池隔膜，采用聚偏四氟乙烯作为粘结剂，虽然可以提高芳纶涂层与隔膜基材的粘结力，但是由于聚偏四氟乙烯玻璃化转变温度较低，在高温条件下容易发生熔融，同样无法保证隔膜具有较高的破膜温度，影响电池的安全性能。
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出电池隔膜涂布液、电池隔膜和电池。通过采用该电池隔膜涂布液，不仅有利于增强高温条件下隔膜涂层与隔膜基材的剥离强度，还能够提高隔膜的破膜温度，进而可以有效提高电池的安全性能。
[0006]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种电池隔膜涂布液。根据本专利技术的实施例，该涂布液包括：
[0007]芳纶，以所述涂布液的总质量为基准，所述芳纶的占比为2wt％～10wt％；
[0008]粘结剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述粘结剂的占比为0.5wt％～6wt％，
[0009]其中，所述粘结剂的玻璃化转变温度不低于200℃。
[0010]根据本专利技术上述实施例的电池隔膜涂布液，通过在电池隔膜涂布液中加入芳纶，后续通过相转化工艺形成具有多孔结构的隔膜涂层，不仅可以利用芳纶高强度、高模量、耐高温的特性，提高隔膜的耐高温稳定性，还有助于避免因电池内部温度升高而导致隔膜发生微孔闭合，影响隔膜电阻，阻碍电池内部的离子传输，进而可以有效兼顾电池隔膜的关闭
特性和耐热性。进一步地，本专利技术通过控制以涂布液的总质量为基准，芳纶的占比为2wt％～10wt％，可以在提高隔膜破膜温度的基础上，保证涂布液的涂布性能；此外，本专利技术通过在电池隔膜涂布液中加入粘结剂，同时控制粘结剂的玻璃化转变温度不低于200℃，不仅可以提高在高温条件下隔膜涂层与隔膜基材的剥离强度，还可以避免或降低当电池发生内部短路或形成热失控时，隔膜发生熔融甚至破裂的风险，增强隔膜的耐高温稳定性，由此可以进一步提高电池的安全性能。进一步地，本专利技术通过控制以涂布液的总质量为基准，粘结剂的占比为0.5wt％～6wt％，可以在提高隔膜剥离强度的前提下，避免或减少粘结剂堵塞隔膜孔隙，进而增大隔膜离子电阻的风险，有利于兼顾电池的离子传输性能和安全性能。综上，采用该电池隔膜涂布液，不仅有利于增强高温条件下隔膜涂层与隔膜基材的剥离强度，还可以提高隔膜的破膜温度，有效提高电池的安全性能。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的电池隔膜涂布液还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，电池隔膜涂布液还包括无机粒子，以所述涂布液的总质量为基准，所述无机粒子的占比为10wt％～32wt％。由此，有利于缓解隔膜的热收缩，进一步提高隔膜的热稳定性。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，电池隔膜涂布液还包括分散剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述分散剂的占比为0.1wt％～0.5wt％。由此，有利于提高涂布液中各组分的分散效果。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，电池隔膜涂布液还包括有机溶剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述有机溶剂的占比为50wt％～85wt％。由此，有利于兼顾隔膜的耐高温性能和分散均匀性。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，电池隔膜涂布液还包括助溶剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述助溶剂的占比为1wt％～6wt％。由此，有利于进一步提高涂布液的均匀性和涂布效果。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述芳纶为间位芳纶。由此，有利于增大有机溶剂的选用范围，有利于提高涂布液的均匀性和涂布效果。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述粘结剂包括对位芳纶、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚芳砜、聚醚砜以及聚苯并咪唑中的至少之一。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述无机粒子的Dv50为200nm～1000nm。由此，有利于兼顾涂布液的涂布性和电池的电化学性能。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述无机粒子包括Al2O3、AlOOH、SiO2、TiO2、ZrO2、CeO2、BaSO4、MgO、Mg(OH)2中的至少之一。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述分散剂的平均相对分子质量为10w～100w。由此，有利于兼顾涂布液中各组分的分散效果、加工难度和隔膜的透气性。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述分散剂包括聚氧化乙烯。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述助溶剂包括CaCl2和/或LiCl。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，所述有机溶剂包括N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少之一。
[0024]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种电池隔膜。根据本专利技术的实施例，该电
池隔膜包括隔膜基材和设在所述隔膜基材至少一个表面的隔膜涂层，所述隔膜涂层包括芳纶和粘结剂，所述芳纶和所述粘结剂的质量比为(2～10)：(0.5～6)，其中，所述粘结剂的玻璃化转变温度不低于200℃。
[0025]根据本专利技术上述实施例的电池隔膜，通过在隔膜涂层中加入芳纶，不仅可以提高隔膜的耐高温稳定性，还有助于避免因电池内部温度升高而导致隔膜发生微孔闭合，阻碍电池内部离子传输，影响隔膜电阻，有利于兼顾电池隔膜的关闭特性和耐热性；通过在隔膜涂层中加入粘结剂，同时控制粘结剂的玻璃化转变温度不低于200℃，不仅可以提高在高温条件下隔膜涂层与隔膜基材的剥离强度，还可以避免或降低当电池发生内部短路或形成热失控时，隔膜发生熔融甚至破裂的风险，增强隔膜的耐高温稳定性，进一步提高电池的安全性能。此外，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜涂布液，其特征在于，包括：芳纶，以所述涂布液的总质量为基准，所述芳纶的占比为2wt％～10wt％；粘结剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述粘结剂的占比为0.5wt％～6wt％，其中，所述粘结剂的玻璃化转变温度不低于200℃。2.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，满足下列条件中的至少之一：还包括无机粒子，以所述涂布液的总质量为基准，所述无机粒子的占比为10wt％～32wt％；还包括分散剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述分散剂的占比为0.1wt％～0.5wt％；还包括有机溶剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述有机溶剂的占比为50wt％～85wt％；还包括助溶剂，以所述涂布液的总质量为基准，所述助溶剂的占比为1wt％～6wt％。3.根据权利要求1或2所述的涂布液，其特征在于，所述芳纶为间位芳纶；和/或，所述粘结剂包括对位芳纶、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚芳砜、聚醚砜以及聚苯并咪唑中的至少之一。4.根据权利要求2所述的涂布液，其特征在于，所述无机粒子的Dv50为200nm～1000nm；和/或，所述无机粒子包括Al2O3、AlOOH、SiO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴斌，潘华行，徐建伟，张建臣，
申请(专利权)人：乐凯胶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：