一种用于锂电池的有机-无机复合涂层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电池的有机

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂电池的有机
‑
无机复合涂层隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，特别涉及一种用于锂电池的有机
‑
无机复合涂层隔膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]锂电池隔膜作为锂电池四大核心组件之一，对锂电池的性能起着至关重要的作用
。
隔膜的性能决定着电池内部的内阻和界面结构，这些可以直接影响锂电池的电池容量
、
倍率性能
、
循环性能
、
安全性等
。
因此，性能优异的隔膜对锂电池的电性能的提高具有不可替代的作用
。
在锂电池中，隔膜的作用主要有两个：
1.
将电池的正负极隔离开来，防止电池短路
。2.
隔膜中的微孔可以允许锂离子通过，使电池形成完整的充放电回路
。
[0003]常规的锂离子电池隔膜通常采用
PE
或
PP
隔膜，该种隔膜耐温能力比较差，当温度升高时，薄膜会发生较大的热收缩从而使正负极短接，导致电池短路起火，严重影响电池的使用安全
。
其次，传统
PE
或
PP
隔膜的电解液浸润性较差，锂离子传输速率较低，使得电池的电性能较差
。
对隔膜进行陶瓷涂覆改性能够简单有效提高隔膜的耐高温性能，并一定程度改善隔膜的浸润性，但是效果不是很明显
。
[0004]现有技术通过简单地对r/>PP
或
PE
基膜进行陶瓷涂覆改性，虽然能够一定程度上改善隔膜的热收缩性和电解液浸润性，但是陶瓷涂层与极片之间仍然存在粘结不强，隔膜与极片间隙较大的问题，这增加了锂离子传输的距离，导致电池性能的提升的效果并不是很明显，导致其效果的提升并不是很明显，也同样带来了一些安全问题
。
而通过在陶瓷隔膜上再涂敷一层有机聚合物涂层并与极片进行热压的方法，虽然增加陶瓷隔膜与极片之间的粘结力，但是聚合物颗粒在热压之后会融化在一起，会大大减小孔隙率，导致隔膜的透气性大大下降，电解液浸润性不足，电池的倍率性能下降
。
并且这种多层涂布的方法无疑是增加了工艺流程，不利于提高工业化生产的效率
。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供的一种用于锂电池隔膜的有机
‑
无机复合涂层及其制备方法，目的是解决现有技术中陶瓷涂层与基膜和极片之间的粘结性较差
、
锂离子传输效率不高的问题，并且解决现有技术采用多层涂布的方法，容易造成隔膜的透气性下降，导致电解液浸润性不足，影响电池的倍率性能
、
降低生产效率的问题
。
[0006]本专利技术实施例提供的一种用于锂电池隔膜的有机
‑
无机复合涂层及其制备方法，通过将无机固态电解质和有机聚合物等材料混合制备有机
‑
无机复合涂层浆料，或先制备有机固态电解质浆料和有机聚合物浆料，再将两种浆料按比例混合后制备有机
‑
无机复合涂层浆料，将有机
‑
无机复合涂层浆料涂覆在基膜上干燥后得到有机
‑
无机复合涂层隔膜，通过无机固态电解质和有机聚合物的协同作用使隔膜具有良好的耐高温性能以及与极片之间的粘结性，同时，将有机
‑
无机复合涂层隔膜应用于锂电池中，由于该隔膜具有良好的锂离子导电率，可以提高锂离子电池的导电性能和循环性能，电池在化成过程中，含锂离子
的无机固态电解质参与
SEI
膜的形成，以增强隔膜的锂离子传输效率，提高电池安全性能
。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于锂电池的有机
‑
无机复合涂层隔膜的制备方法，所述制备方法包括
:
[0008]步骤
S1,
制备有机
‑
无机复合涂层浆料
,
包括两种方法：
[0009]第一种方法具体为：将无机固态电解质
、
分散剂
A、
润湿剂和去离子水置于分散机中，进行第一分散处理，再加入有机聚合物和分散剂
B,
继续进行第二分散处理，再加入粘结剂，继续进行第三分散处理，得到所述有机
‑
无机复合涂层浆料；
[0010]第二种方法具体为：将无机固态电解质
、
分散剂
A、
润湿剂和去离子水置于分散机中进行第四分散处理，得到无机固态电解质浆料，取出备用；将有机聚合物
、
分散剂
B
和去离子水置于分散机中进行第五分散处理，得到有机聚合物浆料，取出备用；将所述无机固态电解质浆料与所述有机聚合物浆料按照
[1
：
1]‑
[1
：
8]的质量比置于分散机中进行第六分散处理，再加入粘结剂进行第七分散处理，得到所述有机
‑
无机复合涂层浆料；
[0011]步骤
S2,
将所述有机
‑
无机复合涂层浆料涂布在基膜的单侧或两侧的表面上，之后置于真空烘箱中烘烤，干燥后得到用于锂电池的有机
‑
无机复合涂层隔膜
。
[0012]优选的，所述有机
‑
无机复合涂层浆料中各组分的含量为：
10wt
％
‑
30wt
％的所述无机固态电解质
、10wt
％
‑
40wt
％的所述有机聚合物
、0.3wt
％
‑
0.8wt
％的所述分散剂
A、0.5wt
％
‑
1.2wt
％的所述分散剂
B、3wt
％
‑
4wt
％的所述粘结剂
、0.3wt
％
‑
0.9wt
％的所述润湿剂
、70wt
％
‑
75wt
％的所述去离子水
。
[0013]优选的，所述无机固态电解质包括：锂镧锆氧固态电解质
LLZO、
锂镧锆钽氧固态电解质
LLZTO、
锂镧钛氧固态电解质
LLTO、
磷酸钛铝锂固态电解质
LATP
中的一种或多种；所述无机固态电解质的粒径
D50
为
0.2
μ
m
‑
1.5
μ
m
；所述无机固态电解质的粒径
D100
为2μ
m
‑
3.5
μ
m
；
[0014]所述有机聚合物包括：聚偏氟乙烯
、
醋酸乙烯共聚物...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于锂电池的有机
‑
无机复合涂层隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括
:
步骤
S1,
制备有机
‑
无机复合涂层浆料
,
包括两种方法：第一种方法具体为：将无机固态电解质
、
分散剂
A、
润湿剂和去离子水置于分散机中，进行第一分散处理，再加入有机聚合物和分散剂
B,
继续进行第二分散处理，再加入粘结剂，继续进行第三分散处理，得到所述有机
‑
无机复合涂层浆料；第二种方法具体为：将无机固态电解质
、
分散剂
A、
润湿剂和去离子水置于分散机中进行第四分散处理，得到无机固态电解质浆料，取出备用；将有机聚合物
、
分散剂
B
和去离子水置于分散机中进行第五分散处理，得到有机聚合物浆料，取出备用；将所述无机固态电解质浆料与所述有机聚合物浆料按照
[1
：
1]
‑
[1
：
8]
的质量比置于分散机中进行第六分散处理，再加入粘结剂进行第七分散处理，得到所述有机
‑
无机复合涂层浆料；步骤
S2,
将所述有机
‑
无机复合涂层浆料涂布在基膜的单侧或两侧的表面上，之后置于真空烘箱中烘烤，干燥后得到用于锂电池的有机
‑
无机复合涂层隔膜
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机
‑
无机复合涂层浆料中各组分的含量为：
10wt
％
‑
30wt
％的所述无机固态电解质
、10wt
％
‑
40wt
％的所述有机聚合物
、0.3wt
％
‑
0.8wt
％的所述分散剂
A、0.5wt
％
‑
1.2wt
％的所述分散剂
B、3wt
％
‑
4wt
％的所述粘结剂
、0.3wt
％
‑
0.9wt
％的所述润湿剂
、70wt
％
‑
75wt
％的所述去离子水
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机固态电解质包括：锂镧锆氧固态电解质
LLZO、
锂镧锆钽氧固态电解质
LLZTO、
锂镧钛氧固态电解质
LLTO、
磷酸钛铝锂固态电解质
LATP
中的一种或多种；所述无机固态电解质的粒径
D50
为
0.2
μ
m
‑
1.5
μ
m
；所述无机固态电解质的粒径
D100
为2μ
m
‑
3.5
μ
m
；所述有机聚合物包括：聚偏氟乙烯
、
醋酸乙烯共聚物
、
聚乙烯醇
、
聚甲基丙烯酸甲酯
、
聚丙烯酸酯中的一种或多种；所述分散剂
A
包括：六偏磷酸钠
、
三聚磷酸钠
、
柠檬酸钠十二烷基苯磺酸钠
、
聚丙烯酸铵盐中的一种或多种；所述分散剂<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金辉，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：