專利名稱：一種鋰離子動力電池隔離膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子動カ電池隔離膜及其制備方法，適用鋰離子動カ電池的電池隔離膜制備。屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)業(yè)的進步，電池也被廣泛應(yīng)用于各個層面，例如移動電話、筆記本電腦等。因此，電池的需求在持續(xù)不斷地增長，在效能提升的同時安全性也受到了重視。而鋰離子動カ電池，主要由正負極、電解液、隔離膜等部分組成，其具有高能量密度等優(yōu)秀，現(xiàn)已成為電動車主要能量來源之一。但是，鋰離子動カ電池在工作時會產(chǎn)生大量的熱能，由于現(xiàn)有技術(shù)的隔離膜結(jié)構(gòu)存在缺陷，造成鋰離子動カ電池在工作時產(chǎn)生的熱能無法有效排出，容易造成電池溫度上升而出現(xiàn)壽命短、安全性差的問題。因此，隔離膜對鋰離子動カ電池起到至關(guān)重要的作用，它介于正負極之間，避免兩電極產(chǎn)生物理性的接觸，可提升電池安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的，是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的隔離膜造成鋰離子動カ電池在工作時產(chǎn)生的熱能無法有效排出的問題，提供一種鋰離子動カ電池隔離膜，該隔離膜可延長鋰離子動力電池壽命、增加該動カ電池安全性。本發(fā)明的第二個目的，是為了提供一種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法。本發(fā)明的第一個目的可以通過以下技術(shù)方案達到一種鋰離子動カ電池隔離膜，包括微孔基膜，其結(jié)構(gòu)特點是I)在所述微孔基膜的上表面和下表面各涂布有硫酸鋇陶瓷涂層；2)所述硫酸鋇陶瓷涂層由納米硫酸鋇涂布液經(jīng)涂布沉淀形成，；3)所述納米硫酸鋇涂布液包括納米硫酸鋇研磨液，納米硫酸鋇研磨液由質(zhì)量百分含量為沉淀法硫酸鋇40 50%、N，N-甲基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、こ烯基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、碳酸ニこ烯基酯0. 5 I. 5%、三氧化ニ鋁I 5%、有機氟分散劑0. I 0. 5%，余量為去離子水，經(jīng)研磨制成；再按質(zhì)量百分含量計由述所納米硫酸鋇研磨液35 45%與化工連接料10 25%、增稠劑I 3%、消泡劑0. 05 0. 15%、潤濕劑0. 05 0. 15%、分散劑0. 05 0. 15%和流平劑0. 05 0. 15%經(jīng)攪拌均勻混合而成。本發(fā)明的第一個目的還可以通過以下技術(shù)方案達到本發(fā)明第一個目的的ー種技術(shù)改進方案是所述微孔基膜為PP型、PE型、UHMW-PE型或PVDF型多孔基膜，或者為PP型與PE型的復合基膜，或者為PP型與UHMW-PE型的復合基膜。本發(fā)明第一個目的的一種技術(shù)改進方案是所述微孔基膜的厚度可以為20 ym、25 y m、30 y m _ 40 y m。本發(fā)明第一個目的的ー種技術(shù)改進方案是所述的化工連接料為SBR 丁苯膠乳分散液/溶劑型分散液，或羧基丁苯橡膠分散液/溶劑型分散液，或聚氨酯水性分散液/溶劑、型分散液PUD,或丙烯酸-伯胺共聚乳液/分散液/溶劑型分散液，或偏氟こ烯水性分散液PVDF/溶劑型分散液。本發(fā)明的第二個目的可以通過以下技術(shù)方案達到一種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟I)準備好微孔基膜；2)按設(shè)定的物質(zhì)組份和方法制備納米硫酸鋇涂布液；3)涂布，將納米硫酸鋇涂布液涂布在微孔基膜的上表面和下表面，通過涂布沉淀法在所述微孔基膜的表面形成納米硫酸鋇陶瓷涂層；涂布方式采用微凹版技術(shù)涂布或狹縫式擠出涂布，形成涂布薄膜；4)涂布后處理，待涂布薄膜干燥后，復卷檢測，經(jīng)過輥壓處理后，使得這種硫酸鋇陶瓷涂料與層隔離膜基膜結(jié)合緊密，制得鋰離子動カ電池隔離膜。本發(fā)明的第二個目的還可以通過以下技術(shù)方案達到本發(fā)明第二個目的的ー種技術(shù)改進方案是制備納米硫酸鋇涂布液的過程，包括常規(guī)研磨和分散研磨ニ個過程；常規(guī)研磨是指將作為反應(yīng)原料的沉淀法硫酸鋇通過常規(guī)的研磨，形成粉狀硫酸鋇；分散研磨是指將粉狀硫酸鋇放置在鋰離子電池反應(yīng)介質(zhì)的N，N-甲基吡咯烷酮(NMP)、こ烯基吡咯烷酮(NVP)和碳酸ニこ烯基酯離子液體中，再研磨、攪拌，制得到納米級分散液，再研磨、攪拌的時間分別可是24小時至48小吋。本發(fā)明第二個目的的ー種技術(shù)改進方案是制備納米硫酸鋇涂布液的過程包括如下步驟I)按以下質(zhì)量百分比配備物料沉淀法硫酸鋇40 50%、N，N-甲基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、こ烯基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、碳酸ニこ烯基酯0. 5 I. 5%、三氧化ニ鋁I 5%、有機氟分散劑0. I 0. 5%,和去尚子水余量,備用；2)在N，N-甲基吡咯烷酮、こ烯基吡咯烷酮和碳酸ニこ烯基酯中加入沉淀法硫酸鋇和三氧化ニ招，再加入去離子水，然后在分散機中加入有機氟分散劑，開動分散機攪拌、分散20 40分鐘后，用隔膜泵泵入密封管路系統(tǒng)，將漿料輸送到研磨機內(nèi)研磨20 50小時，得到研磨漿料；3)制備納米硫酸鋇涂布液首先，準備以下百分比的配料步驟2)所得的研磨漿料35 45%、化工連接料10 25%、增稠劑I 3%、上述消泡劑0. 05 0. 15%、潤濕劑0. 05 0. 15%、分散劑0. 05 0. 15%和流平劑0. 05 0. 15%然后，將所述研磨漿料通過化工連接料分散入水中，用小分子量的增稠劑增稠到涂布機所需的涂布粘度后，將物料泵入涂布機的攪拌供料系統(tǒng)中，再加入消泡劑、潤濕劑、分散劑、流平劑后攪拌均勻，制得納米硫酸鋇涂布液。所述納米硫酸鋇涂布液由涂布機對微孔基膜進行涂布，形成薄膜。本發(fā)明第二個目的的ー種技術(shù)改進方案是步驟I)中所述的有機氟分散劑為杜邦 TM Zonyl FSWET-1010 型分散劑。本發(fā)明第二個目的的ー種技術(shù)改進方案是步驟2)中所述的分散機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min ;所述的研磨機為25L碳化鎢內(nèi)膽的臥式研磨機，以直徑為Imm的ニ氧化鋯作為研
磨珠。、
本發(fā)明第二個目的的一種技術(shù)改進方案是步驟3)中所述的化工連接料為SBR 丁苯膠乳分散液/溶劑型分散液，或羧基丁苯橡膠分散液/溶劑型分散液，或聚氨酯水性分散液/溶劑型分散液PUD,或丙烯酸-伯胺共聚乳液/分散液/溶劑型分散液，或偏氟こ烯水性分散液/溶劑型分散液PVDF。本發(fā)明第二個目的的一種技術(shù)改進方案是所述溶劑類型為甲苯、丁酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、こ烯基吡咯烷酮(NVP)、丙酮、甲基環(huán)己烷、こ酸正丙酷、丙ニ醇甲醚醋酸酷、異丙醇、こ醇或甲醇。本發(fā)明第二個目的的ー種技術(shù)改進方案是步驟3)中所述的增稠劑為羥基甲基
丙基纖維素。本發(fā)明第二個目的的ー種技術(shù)改進方案是步驟3)中所述的涂布機為微凹版涂布機或狹縫式涂布機；所述微凹版涂布機的三節(jié)干燥風ロ溫度分別為120 140°C、140 150°C、120 130°C，單面涂布速度為20m/min，涂布的厚度在10 y m±0. 5 y m范圍內(nèi)。本發(fā)明具有如下突出的有益效果I、本發(fā)明制備所得的隔離膜與正極材料和負極材料疊片后，加注電解液，應(yīng)用于鋰離子動カ電池中具有良好的MD/TD延伸及高的穿刺強度，無微短路形成，在鋰離子電池 中可形成高的電解液飽液量，可以多添加3 10%的電解液，顯著提高鋰離子動カ電池壽命，延長循環(huán)壽命，提高充放電倍率，可使得同樣エ藝生產(chǎn)的鋰離子電池延長40%的壽命；將鋰離子動カ電池的閉孔溫度提高，增加電池的安全性。2、本發(fā)明制備所得的隔離膜由于硫酸鋇的低表面張カ提高電池的卷繞生產(chǎn)良率，在制備過程中的涂布原料大部分使用地是國產(chǎn)原材料，將極大地降低國產(chǎn)鋰離子動カ電池的成本。
具體實施例方式具體實施例I :本實施例涉及的鋰離子動カ電池隔離膜，包括微孔基膜，在所述微孔基膜的上表面和下表面各涂布有硫酸鋇陶瓷涂層；所述硫酸鋇陶瓷涂層由納米硫酸鋇涂布液經(jīng)涂布沉淀形成；所述納米硫酸鋇涂布液包括納米硫酸鋇研磨液，納米硫酸鋇研磨液由質(zhì)量百分含量為沉淀法硫酸鋇40 50%、N，N-甲基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、こ烯基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、碳酸ニこ烯基酯0. 5 I. 5%、三氧化ニ鋁I 5%、有機氟分散劑0. I 0. 5%，余量為去離子水，經(jīng)研磨制成；再按質(zhì)量百分含量計由述所納米硫酸鋇研磨液35 45%與化工連接料10 25%、增稠劑I 3%、消泡劑0. 05 0. 15%、潤濕劑0. 05 0. 15%、分散劑0. 05 0. 15%和流平劑0. 05 0. 15%經(jīng)攪拌均勻混合而成。本實施例中所述微孔基膜為PP型、PE型、UHMW-PE型或PVDF型多孔基膜，或者為PP型與PE型的復合基膜，或者為PP型與UHMW-PE型的復合基膜。所述微孔基膜的厚度可以為20 u m、25 ii m、30 ii m或40 ii m。所述的化工連接料為SBR 丁苯膠乳分散液/溶劑型分散液，或羧基丁苯橡膠分散液/溶劑型分散液，或聚氨酯水性分散液/溶劑型分散液PUD,或丙烯酸-伯胺共聚乳液/分散液/溶劑型分散液，或偏氟こ烯水性分散液PVDF/溶劑型分散液。本實施例的制備方法如下
I)準備好微孔基膜；2)按設(shè)定的物質(zhì)組份和方法制備納米硫酸鋇涂布液；3)涂布，將納米硫酸鋇涂布液涂布在微孔基膜的上表面和下表面，通過涂布沉淀法在所述微孔基膜的表面形成納米硫酸鋇陶瓷涂層；涂布方式采用微凹版技術(shù)涂布或狹縫式擠出涂布，形成涂布薄膜；4)涂布后處理，待涂布薄膜干燥后，復卷檢測，經(jīng)過輥壓處理后，使得這種硫酸鋇陶瓷涂料與層隔離膜基膜結(jié)合緊密，制得鋰離子動カ電池隔離膜。本實施例涉及的制備方法中制備納米硫酸鋇涂布液的過程，包括常規(guī)研磨和分散研磨ニ個過程；常規(guī)研磨是指將作為反應(yīng)原料的沉淀法硫酸鋇通過常規(guī)的研磨，形成粉狀硫酸鋇；分散研磨是指將粉狀硫酸鋇放置在鋰離子電池反應(yīng)介質(zhì)的N，N-甲基吡咯烷酮(NMP)、こ烯基吡咯烷酮(NVP)和碳酸ニこ烯基酯離子液體中，再研磨、攪拌，制得到納米級分散液，再研磨、攪拌的時間分別可是24小時至48小時。制備納米硫酸鋇涂布液的過程包括如下步驟I)分散和研磨 準備以下百分比的配料EX沉淀法硫酸鋇45%、N，N-甲基吡咯烷酮1%、こ烯基吡咯烷酮1%、碳酸ニこ烯基酯1%、三氧化ニ鋁3%、有機氟分散劑0. 3%、去離子水為除前述物質(zhì)外的余量；備用；2)在N，N-甲基吡咯烷酮、こ烯基吡咯烷酮和碳酸ニこ烯基酯中加入沉淀法硫酸鋇和三氧化ニ招，再加入去離子水，然后在分散機中加入有機氟分散劑，開動分散機攪拌、分散20 40分鐘后，用隔膜泵泵入密封管路系統(tǒng)，將漿料輸送到研磨機內(nèi)研磨20 50小時，得到研磨漿料；3)制備納米硫酸鋇涂布液首先，準備以下百分比的配料步驟2)所得的研磨漿料40%、化工連接料BR 丁苯膠乳分散液25%、增稠劑3%、消泡劑0. 1%、潤濕劑0. 1%、分散劑0. 1%、流平劑0. 1%然后，將所述研磨漿料通過化工連接料分散入水中，用小分子量的增稠劑增稠到涂布機所需的涂布粘度后，將物料泵入涂布機的攪拌供料系統(tǒng)中，再加入消泡劑、潤濕劑、分散劑、流平劑后攪拌均勻，制得納米硫酸鋇涂布液。所述納米硫酸鋇涂布液由涂布機對微孔基膜進行涂布，形成薄膜。其中步驟I)中所述的有機氟分散劑為杜邦TM Zonyl FSWET-1010型分散劑。步驟2)中所述的分散機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min ;所述的研磨機為25L碳化鎢內(nèi)膽的臥式研磨機，以直徑為Imm的ニ氧化鋯作為研磨珠。步驟3)中所述的化工連接料為SBR 丁苯膠乳分散液/溶劑型分散液，或羧基丁苯橡膠分散液/溶劑型分散液，或聚氨酯水性分散液/溶劑型分散液PUD,或丙烯酸-伯胺共聚乳液/分散液/溶劑型分散液，或偏氟こ烯水性分散液/溶劑型分散液PVDF。步驟3)中所述的增稠劑為羥基甲基丙基纖維素。步驟3)中所述的涂布機為微凹版涂布機或狹縫式涂布機；所述微凹版涂布機的三節(jié)干燥風ロ溫度分別為120 140°C、140 150°C、120 130°C，單面涂布速度為20m/min，涂布的厚度在10 y m±0. 5 y m范圍內(nèi)。、
所述溶劑類型為甲苯、丁酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙酮、甲基環(huán)己烷、乙酸正丙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、乙醇或甲醇。本實施例涉及的鋰離子動力電池隔離膜，收卷的隔離膜經(jīng)過24小時松弛后，復卷一次，用CCD攝像頭在涂布檢測機中檢測涂布缺陷，經(jīng)過涂布后的陶瓷隔離膜采用以下檢測標準測試方法EN29073_T1EN29073-T2ASTM-737ASTM-D177 吸液量(31Wt%;K0H)PP型、PE型和UHMW-PE型三種微孔基膜性能指標的檢測結(jié)果如下表3所示
權(quán)利要求
1.一種鋰離子動カ電池隔離膜，包括微孔基膜，其特征是 1)在所述微孔基膜的上表面和下表面各涂布有硫酸鋇陶瓷涂層； 2)所述硫酸鋇陶瓷涂層由納米硫酸鋇涂布液經(jīng)涂布沉淀形成； 3)所述納米硫酸鋇涂布液包括納米硫酸鋇研磨液，納米硫酸鋇研磨液由質(zhì)量百分含量為沉淀法硫酸鋇40 50%、N，N-甲基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、こ烯基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、碳酸ニこ烯基酯0. 5 I. 5%、三氧化ニ鋁I 5%、有機氟分散劑0. I 0. 5%，余量為去離子水，經(jīng)研磨制成；再按質(zhì)量百分含量計由述所納米硫酸鋇研磨液35 45%與化工連接料10 25%、增稠劑I 3%、消泡劑0. 05 0. 15%、潤濕劑0. 05 0. 15%、分散劑0. 05 0. 15%和流平劑0. 05 0. 15%經(jīng)攪拌均勻混合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜，其特征是所述微孔基膜為PP型、PE型、UHMW-PE型或PVDF型多孔基膜，或者為PP型與PE型的復合基膜，或者為PP型與UHMW-PE型的復合基膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜，其特征是所述微孔基膜的厚度可以為20 u m、25 u m、30 y m或40 y m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜，其特征是所述的化工連接料為SBR 丁苯膠乳分散液/溶劑型分散液，或羧基丁苯橡膠分散液/溶劑型分散液，或聚氨酯水性分散液/溶劑型分散液PM)，或丙烯酸-伯胺共聚乳液/分散液/溶劑型分散液，或偏氟こ烯水性分散液PVDF/溶劑型分散液。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟 1)準備好微孔基膜； 2)按設(shè)定的物質(zhì)組份和方法制備納米硫酸鋇涂布液； 3)涂布，將納米硫酸鋇涂布液涂布在微孔基膜的上表面和下表面，通過涂布沉淀法在所述微孔基膜的表面形成納米硫酸鋇陶瓷涂層；涂布方式采用微凹版技術(shù)涂布或狹縫式擠出涂布，形成涂布薄膜； 4)涂布后處理，待涂布薄膜干燥后，復卷檢測，經(jīng)過輥壓處理后，使得這種硫酸鋇陶瓷涂料與層隔離膜基膜結(jié)合緊密，制得鋰離子動カ電池隔離膜。
6.如權(quán)利要求5所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于制備納米硫酸鋇涂布液的過程，包括常規(guī)研磨和分散研磨ニ個過程；常規(guī)研磨是指將作為反應(yīng)原料的沉淀法硫酸鋇通過常規(guī)的研磨，形成粉狀硫酸鋇；分散研磨是指將粉狀硫酸鋇放置在鋰離子電池反應(yīng)介質(zhì)的N，N-甲基吡咯烷酮(NMP)、こ烯基吡咯烷酮(NVP)和碳酸ニこ烯基酯離子液體中，再研磨、攪拌，制得到納米級分散液，再研磨、攪拌的時間分別可是24小時至48小時。
7.如權(quán)利要求5所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于制備納米硫酸鋇涂布液的過程包括如下步驟 1)按以下質(zhì)量百分比配備物料沉淀法硫酸鋇40 50%、N，N-甲基吡咯烷酮0.5 I. 5%、こ烯基吡咯烷酮0. 5 I. 5%、碳酸ニこ烯基酯0. 5 I. 5%、三氧化ニ鋁I 5%、有機氟分散劑0. I 0. 5%,和去尚子水余量,備用； 2)在N，N-甲基吡咯烷酮、こ烯基吡咯烷酮和碳酸ニこ烯基酯中加入沉淀法硫酸鋇和三氧化ニ招，再加 入去離子水，然后在分散機中加入有機氟分散劑，開動分散機攪拌、分散20 40分鐘后，用隔膜泵泵入密封管路系統(tǒng)，將漿料輸送到研磨機內(nèi)研磨20 50小時，得到研磨漿料； 3)制備納米硫酸鋇涂布液 首先，準備以下百分比的配料步驟2)所得的研磨漿料35 45%、化工連接料10 25%、增稠劑I 3%、上述消泡劑0. 05 0. 15%、潤濕劑0. 05 0. 15%、分散劑0. 05 0. 15%和流平劑0. 05 0. 15% 然后，將所述研磨漿料通過化工連接料分散入水中，用小分子量的增稠劑增稠到涂布機所需的涂布粘度后，將物料泵入涂布機的攪拌供料系統(tǒng)中，再加入消泡劑、潤濕劑、分散齊U、流平劑后攪拌均勻，制得納米硫酸鋇涂布液。
8.如權(quán)利要求5所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于步驟I)中所述的有機氟分散劑為杜邦TM Zonyl FSWET-1010型分散劑；步驟2)中所述的分散機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min ;所述的研磨機為25L碳化鶴內(nèi)膽的臥式研磨機，以直徑為Imm的ニ氧化錯作為研磨珠。
9.如權(quán)利要求5所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于步驟3)中所述的化工連接料為SBR 丁苯膠乳分散液/溶劑型分散液，或羧基丁苯橡膠分散液/溶劑型分散液，或聚氨酯水性分散液/溶劑型分散液PM)，或丙烯酸-伯胺共聚乳液/分散液/溶劑型分散液，或偏氟こ烯水性分散液/溶劑型分散液PVDF ;步驟3)中所述的增稠劑為羥基甲基丙基纖維素；步驟3)中所述的涂布機為微凹版涂布機或狹縫式涂布機；所述微凹版涂布機的三節(jié)干燥風ロ溫度分別為120 140°C、140 150°C、120 130°C，單面涂布速度為20m/min，涂布的厚度在10 y m±0. 5 y m范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求5所述的ー種鋰離子動カ電池隔離膜的制備方法，其特征在于所述溶劑類型為甲苯、丁酮、N-甲基吡咯烷酮NMP、こ烯基吡咯烷酮NVP、丙酮、甲基環(huán)己烷、こ酸正丙酯、丙ニ醇甲醚醋酸酷、異丙醇、こ醇或甲醇。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋰離子動力電池隔離膜及其制備方法，所述鋰離子動力電池隔離膜，包括微孔基膜，在所述微孔基膜的上表面和下表面各涂布有硫酸鋇陶瓷涂層；所述硫酸鋇陶瓷涂層由納米硫酸鋇涂布液經(jīng)涂布沉淀形成；其制備方法在N,N-甲基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮和碳酸二乙烯基酯中加入沉淀法硫酸鋇和三氧化二鋁，再加入去離子水，然后在分散機中加入有機氟分散劑，開動分散機攪拌、分散20～40min后，輸送到研磨機內(nèi)研磨20～50h，得到研磨漿料；研磨漿料由連接料分散入水中，用小分子量的增稠劑增稠到涂布機的涂布粘度后，在涂布機中對微孔基膜進行涂布，形成薄膜；涂布后的薄膜干燥后，復卷檢測，經(jīng)過輥壓處理后，使得硫酸鋇涂布漿料與鋰離子微孔基膜緊密結(jié)合。本發(fā)明的隔離膜可延長電池壽命、增加電池安全性，且成本低。
文檔編號H01M2/16GK102751463SQ20121025017
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月15日
發(fā)明者劉楷, 劉源 申請人:湛江市鑫滿礦業(yè)有限公司