專利名稱：一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料及其在正負(fù)極和隔膜上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于具有能量密度高、工作電壓高、應(yīng)用溫度范圍寬、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，而被廣泛用作各種移動設(shè)備的電源，然而隨之也帶來了一些鋰離子電池應(yīng)用的安全問題，特別是在鋰離子電池在被濫用或者保護(hù)電路出問題時，容易發(fā)生著火甚至爆炸等安全事故。其中，鋰離子電池隔膜因為具有隔離正負(fù)極、電子絕緣、提供正負(fù)極間鋰離子穿梭的通道、吸收及保持電解液、保證電池循環(huán)壽命的作用，因而是電池組成中不可或缺的一個重要組件。在現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中，由于聚烯烴多孔膜具有電化學(xué)惰性、強度高、孔徑可調(diào)及易薄形化、易產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)勢，鋰離子電池的電芯一般是采用聚烯烴多孔膜作為隔開正負(fù)極的隔膜，起到電子絕緣，離子導(dǎo)通的作用。然而聚烯烴多孔膜也具有先天的不足，那就是聚烯烴一般為熔點為130°C聚乙烯或者是熔點為160°C聚丙烯。當(dāng)鋰離子電池被濫用時溫度一般都會達(dá)到到達(dá)90度以上，聚烯烴材料制造的多孔膜在90°C以上就會有較大程度的收縮，溫度達(dá)到熔點后便會熔化，一旦隔膜有熱收縮或者熔解，正負(fù)極極片就會發(fā)生短路，此時鋰離子電池容易著火甚至爆炸，造成嚴(yán)重的安全事故。由于傳統(tǒng)聚烯烴隔膜存在熔點低、受熱收縮較大(受熱收縮后造成短路)、電解液浸潤性能較差(聚丙烯及聚乙烯材料為低極性聚合物，電解液極性高)等缺點。人們對新型隔膜進(jìn)行了相應(yīng)的研發(fā)，目前，新型隔膜主要有芳綸隔膜和聚酰亞胺隔膜，其中芳綸隔膜雖然熔點高、耐熱性能好，但是制備困難、工藝復(fù)雜。聚酰亞胺隔膜雖然具有熔點高、耐熱性能好、孔隙率高、倍率好等優(yōu)點，但難薄型化、強度低，自放電大。目前這兩種改進(jìn)隔膜還處于初步的研發(fā)當(dāng)中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到實際應(yīng)用的要求。
為了解決傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的缺點，業(yè)界主要的技術(shù)路線是在聚烯烴隔膜基材上涂布一種耐熱性能好的涂層，以減少鋰離子電池受到濫用時溫度升高導(dǎo)致的隔離膜收縮(造成正負(fù)極短路)。目前涂層主要有兩類，一類是以PVDF做為粘接劑的油性漿料涂層，此種涂料需要用到丙酮等有毒有機溶劑，且此由于油性漿料對聚烯烴隔離膜有一定的滲透作用，容易出現(xiàn)堵塞基材微孔現(xiàn)象，影響電池性能。一類是以水溶性聚合物做為粘接劑的水性漿料涂層，此種水溶性聚合物對于聚烯烴基材的界面粘接力較差，且不能浸潤聚丙烯隔膜，另外其為溶度參數(shù)大于25 (J/cm3)1/2的聚合物，對電解液的的浸潤較差且不能溶脹，導(dǎo)致電池的保液性能較差，影響電池循環(huán)，倍率等性能。而本發(fā)明的水性陶瓷涂料，則是運用水溶性高分子增稠劑保證漿料的穩(wěn)定性，水性分散劑及特定的聚合物水性乳膠偕同起到對各種表面起到浸潤粘接的作用。水溶性高分子增稠劑除了起到增稠穩(wěn)定作用外，還起到粘接顆粒的骨架作用(在電解液中的溶脹度小于5%能保證其不被溶脹，內(nèi)聚力不被破壞)。而特定的聚合物水性乳膠則需要溶度參數(shù)(5 )為17-25 (J/cm3)1/2的聚合物(鋰離子用碳酸酯電解液的溶度參數(shù)介于17-25 (J/cm3)1/2之間)，其能被電解液完全浸潤并適度溶脹。此水性乳膠與增稠劑偕同形成具有較強粘接性的粘接網(wǎng)絡(luò)，并能吸收電解液。處理有此涂層的隔膜能改善鋰離子電池的安全性能且不影響電池的電化學(xué)性能，對于循環(huán)壽命還有一定的增強作用。另外，本發(fā)明的涂料還能涂布在正負(fù)極極片上，當(dāng)隔膜受熱收縮時，還能起到電子絕緣的作用(代替隔膜的作用)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的缺點，本發(fā)明的目的之一在于，提供一種涂料體系穩(wěn)定、對基材浸潤和粘結(jié)性好的鋰離子電池用水性陶瓷涂料；本發(fā)明的目的之二是，提供所述水性陶瓷涂料的制備方法；本發(fā)明的目的之三是，提供一種涂覆了所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池正極片；本發(fā)明的目的之四是，提供一種涂覆了所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池負(fù)極片；本發(fā)明的目的之五是，提供一種涂覆了所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜；該陶瓷層不僅不會堵塞隔膜基材的微孔(隔膜Gurley值變化小)，而且能吸收及保持電解液，吸收電解液后仍能保持粘接性能；陶瓷層對電池性能沒有負(fù)面的影響。本發(fā)明的目的之六是，提供一種將所述水性陶瓷涂料涂布在所述鋰離子電池正極片、鋰離子電池負(fù)極片和所述鋰離子電池隔膜上的方法。本發(fā)明的目的之七是，提供一種循環(huán)性能和安全性能都好的鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片和涂覆了所述陶瓷涂料的隔膜；或者是包括涂覆了所述陶瓷涂料的正極片、負(fù)極片和隔膜；或者是包括正極片、涂覆了所述陶瓷涂料的負(fù)極片和涂覆了所述陶瓷涂料的隔膜；或者是包括負(fù)極片、涂覆了所述陶瓷涂料的正極片和涂覆了所述陶瓷涂料的隔膜；或者是包括隔膜、涂覆了所述陶瓷涂料的負(fù)極片和正極片。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；包括按照重量百分比計算的組合物20-70%和水 30-80% ；其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑0.1_5%、水性分散劑0.1-5%、陶瓷顆粒80-99.7%和水性乳膠0.1-10% ；所述的水溶性高分子增稠劑的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5%，所述的水性乳膠是干料的溶度參數(shù)(δ )為17-25 (J/cm3)1/2的聚合物水性乳膠，所述水性乳膠的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為100-1000%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa。其中所述組合物優(yōu)選，包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑0.2-2%,水性分散劑0.2-2%、陶瓷顆粒89-97.6%和水性乳膠2_7%。較佳地，所述水性乳膠為是聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸丁酯，聚丙烯酸乙酯中的一種或幾種組合物。其中，更優(yōu)選所述聚甲基丙烯酸甲酯為δa≈19.2(J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚醋酸乙烯酯為δ≈18.8(J/cm3)1/2的聚醋酸乙烯酯，聚甲基丙烯酸丁酯為δ≈17.4 (J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸丁酯，聚丙烯酸乙酯為δ≈18.4 (J/cm3)1/2的聚丙烯酸乙酯。較佳地，所述水溶性高分子增稠劑為羧乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)中的一種或幾種組合物。較佳地，所述水性分散劑為聚乙二醇(聚乙烯G)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAA-Na)中的一種或幾種組合物。較佳地，所述顆粒的粒徑D50為0.2-5um,BET為l_15m2/g ;更優(yōu)選二氧化硅，三氧化二鋁，二氧化鋯，二氧化鈦中的一種或幾種組合物。制備所述水性陶瓷涂料的方法；包括如下制備步驟:步驟A、將所述量的水溶性高分子、水性分散劑和水先加入到預(yù)攪拌罐中，溶解完全，得到混合物I ;步驟B、往步驟A所述混合物I中加入所述量的陶瓷顆粒，攪拌25-25分鐘后進(jìn)行研磨(優(yōu)選在盤式研磨機中進(jìn)行)，研磨到細(xì)度D90為3.5 μ m以下，得到混合物II ；步驟C、往步驟B所述混合物II中加入所述量的水性乳膠，慢速攪拌均勻后，用400目篩網(wǎng)(優(yōu)選不銹鋼篩網(wǎng))過濾即制得所述水性陶瓷涂料。一種涂覆了所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池正極片。較佳地，所述正極片為水性鋰鈷氧化物正極極片或油性鋰鈷氧化物正極極片。一種涂覆了所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池負(fù)極片。較佳地，所述負(fù)極片為水性石墨負(fù)極極片或油性石墨負(fù)極極片。一種涂覆了所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜。較佳地，所述隔膜為聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚酰亞胺多孔膜等單層多孔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合多孔膜。所述水性陶瓷涂料在隔膜或者正負(fù)極極片上的涂布方法；把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機印刷或者涂布機處理到隔膜或者正負(fù)極極片上。一種鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片和涂布了水性陶瓷涂料隔膜。當(dāng)然，鋰離子電池也還包括使用涂布了水性陶瓷涂料正極片、涂布了水性陶瓷涂料負(fù)極片和涂布了水性陶瓷涂料隔膜。本發(fā)明所述的陶瓷涂料包括水溶性高分子增稠劑、水性分散劑、陶瓷顆粒和水性乳膠；為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的難點，一方面要求陶瓷顆粒是原子晶體，而且具有硬度高、熔點高、不溶于水、酸、堿、純度高、顆粒度分布窄的特征；另一方面要求粘結(jié)劑與具有粘接性能好、高溫下不溶解于電解液無化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)穩(wěn)定(在高電壓下不氧化)、吸收電解液(離子電導(dǎo)高、溶脹后，仍能保持一定的內(nèi)聚力的性能)，因此本發(fā)明中，使用的水溶性高分子增稠劑、水性乳膠、陶瓷顆粒和水性分散劑需要經(jīng)過一定條件的選擇配伍；要求水溶性高分子增稠劑的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5 %，所述的水性乳膠是干料的溶度參數(shù)為17-25 (J/cm3)1/2的聚合物水性乳膠，所述水性乳膠的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為100-1000%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa。這樣，最終制得的陶瓷涂料體系才穩(wěn)定，顆粒度和粘度都穩(wěn)定，不容易沉淀，而且對聚丙烯及聚乙烯基材的浸潤好，不僅都能涂上，而且不需要電暈等表面處理，同時該陶瓷涂料能對聚丙烯和聚乙烯以及正負(fù)極極片表面浸潤，陶瓷涂料烘干后能牢牢粘在聚丙烯和聚乙烯以及正負(fù)極極片上。
總之，本發(fā)明中所述的陶瓷涂料具有如下優(yōu)點:
(1)、穩(wěn)定性高:常溫下一個月不會沉降；(2)、通用性強:既適用于干法聚丙烯膜，又適用于濕法聚乙烯膜，以及正負(fù)極極片。(3)、固含量高:涂料固含量達(dá)45%，易于涂覆，效率高；(4)、粘接性好:與聚丙烯、聚乙烯膜、正負(fù)極極片結(jié)合后的粘接性好；(5)、透氣度好:隔膜透氣度變化在10%以內(nèi)。(6)、電性能好:涂覆層有很好的吸收電解液的能力，有利于電芯的保液；(7)、剝離力達(dá)到100N/m，不會掉粉。本發(fā)明所述的陶瓷隔膜具有如下優(yōu)點:(1)、陶瓷層不會堵孔，隔膜Gurley值變化小；(2)、陶瓷層與基材粘接性強，分條卷繞不掉粉；( 3 )、由于陶瓷粉及粘接材質(zhì)都呈惰性，所以陶瓷層材料電化學(xué)及化學(xué)穩(wěn)定；(4)、陶瓷層吸收及保持電解液能力強，吸收電解液后仍能保持粘接性能；(5)、電池循環(huán)、內(nèi)阻、倍率、低溫都得到保證的同時，自放電也得到改善，且陶瓷層對電池性能沒有負(fù)面的影響。


圖1為本發(fā)明中電池的電芯容量測試與現(xiàn)有技術(shù)中電池的電芯容量測試放電曲線圖對比；圖2為本發(fā)明中電池的倍率性能與現(xiàn)有技術(shù)中電池的IC倍率性能(4.3V高電壓電池)測試圖對比；圖3為本發(fā)明中電池的倍率性能與現(xiàn)有技術(shù)中電池的2C倍率性能(4.3V高電壓電池)測試圖對比；圖4為本發(fā)明中電池循環(huán)性能與現(xiàn)有技術(shù)中電池循環(huán)性能(4.35V高電壓電池)測試圖對比；具體的實施方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以助于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明。實施例1一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；包括按照重量百分比計算的組合物20%和水80% ;其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑(選用羧乙基纖維素)0.1 %、水性分散劑(選用聚乙二醇)0.1%、D50為0.2um, BET為15m2/g陶瓷(選用二氧化硅)顆粒99.7%和水性乳膠(選用δ ≈ 19.2 (J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸甲酯)0.1% ；
其中，所述的羧乙基纖維素的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5 %，所述聚甲基丙烯酸甲酯干料必須是溶度參數(shù)為17 (J/cm3)1/2,所述聚甲基丙烯酸甲酯的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為100%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa。制備所述水性陶瓷涂料的方法；包括如下制備步驟:
步驟A、將所述量的羧乙基纖維素、聚乙二醇和水先加入到預(yù)攪拌罐中，溶解完全，得到混合物I;
步驟B、往步驟A所述混合物I中加入所述量的二氧化硅顆粒，攪拌25-25分鐘后進(jìn)行研磨(優(yōu)選在盤式研磨機中進(jìn)行)，研磨到細(xì)度D90為3.5 μ m以下，得到混合物II ；步驟C、往步驟B所述混合物II中加入所述量的聚甲基丙烯酸甲酯，慢速攪拌均勻后，用400目不銹鋼篩網(wǎng)過濾即制得所述水性陶瓷涂料。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜，其中隔膜為聚丙烯多孔膜。把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機印刷或者涂布機處理到聚丙烯多孔膜。一種鋰離子電池，包括負(fù)極極片、正極極片和涂布了水性陶瓷涂料的聚丙烯多孔膜。實施例2一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；包括按照重量百分比計算的組合物70%和水30% ;其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑(選用羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)) 5%、水性分散劑(選用聚丙烯酸)5%、D50為5um，BET為lm2/g陶瓷(選用二氧化鋯)顆粒80%和水性乳膠(選用聚醋酸乙烯酯)10% ；其中，所述的羧甲基纖維素鈉的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5%，所述聚醋酸乙烯酯干料必須是溶度參數(shù)為25 (J/cm3)1/2，所述聚醋酸乙烯酯的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為1000%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa;所述聚醋酸乙烯酯為δ ≈ 18.8 (J/cm3)1/2的聚醋酸乙烯酯。制備所述水性陶瓷涂料的方法同實施例1，此處不再贅述?！N使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池正極片；其中正極片為油性鋰鈷氧化物正極極片。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池負(fù)極片；其中負(fù)極片為油性石墨負(fù)極極片?！N使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜；其中隔膜為聚乙烯多孔膜。所述水性陶瓷涂料在聚乙烯多孔膜、油性鋰鈷氧化物正極極片或者油性石墨負(fù)極極片上的涂布方法；把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機印刷或者涂布機處理到聚乙烯多孔膜、油性鋰鈷氧化物正極極片或者油性石墨負(fù)極極片上。一種鋰離子電池，包括涂布了水性陶瓷涂料的油性石墨負(fù)極極片、涂布了水性陶瓷涂料的油性鋰鈷氧化物正極極片和涂布了水性陶瓷涂料的聚乙烯多孔膜。實施例3一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；包括按照重量百分比計算的組合物50%和水50% ;其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑(優(yōu)選聚丙烯酰胺(PAM))0.2%、水性分散劑(優(yōu)選聚丙烯酸鈉)0.2%,D50為3.4um,BET為10m2/g陶瓷(優(yōu)選二氧化鋯)顆粒97.6%和水性乳膠(優(yōu)選聚甲基丙烯酸丁酯)2% ；其中，所述的聚丙烯酰胺(PAM)的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5%，所述聚甲基丙烯酸丁酯干料必須是溶度參數(shù)為20 (J/cm3)1/2，所述聚甲基丙烯酸丁酯的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為500 %，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa，聚甲基丙烯酸丁酯為δ ≈ 17.4(J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸丁酯。制備所述水性陶瓷涂料的方法同實施例1，此處不再贅述。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜，其中隔膜為聚酰亞胺多孔膜等單層多也膜。把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機印刷、或者涂布機處理到聚酰亞胺多孔膜等單層多也膜上。一種鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片和涂布了水性陶瓷涂料的聚酰亞胺多孔膜等單層多也膜。實施例4一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；包括按照重量百分比計算的組合物30%和水70% ;其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑(優(yōu)選聚乙烯醇(PVA)) 2%、水性分散劑(由I %聚乙二醇和1%聚丙烯酸鈉組成)2%、050為1.8um，BET為5m2/g陶瓷(優(yōu)選二氧化鈦)顆粒89%和水性乳膠(1%聚丙烯酸乙酯)7% ；其中，所述的聚乙烯醇的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5%，所述聚丙烯酸乙酯干料必須是溶度參數(shù)為19 (J/cm3)1/2，所述聚丙烯酸乙酯的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為300%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa，聚丙烯酸乙酯為δ ≈ 18.4(J/cm3)1/2的聚丙烯酸乙酯。制備所述水性陶瓷涂料的方法同實施例1，此處不再贅述。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池正極片；其中正極片為油性鋰鈷氧化物正極極片。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池負(fù)極片；其中負(fù)極片為油性石墨負(fù)極極片。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜；其中隔膜為聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合多孔膜。所述水性陶瓷涂料在聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合多孔膜、油性石墨負(fù)極極片或者油性鋰鈷氧化物正極極片上的涂布方法；把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機印刷、或者涂布機處理到聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合多孔膜、油性石墨負(fù)極極片或者油性鋰鈷氧化物正極極片上。一種鋰離子電池，包括涂布了水性陶瓷涂料的油性鋰鈷氧化物正極極片、涂布了水性陶瓷涂料的油性石墨負(fù)極極片或涂布了水性陶瓷涂料的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合多孔膜的。實施例5一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；包括按照重量百分比計算的組合物60%和水40% ;其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑(由0.1%羧乙基纖維素、0.1 %羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)和0.8%聚丙烯酰胺(PAM)組成)1%、水性分散劑(優(yōu)選聚丙烯酸鈉)1%> D50為2.5um, BET為8m2/g陶瓷(由20%二氧化硅、20%三氧化二鋁、20%二氧化鋯和23%二氧化鈦組成)顆粒83%和水性乳膠(由1%甲基丙烯酸甲酯、1%聚甲基丙烯酸丁酯和3%聚丙烯酸乙酯)5% ；其中，所述的羧乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)和聚丙烯酰胺(PAM)的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率都要小于5%，所述甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯和聚丙烯酸乙酯的干料都必須是溶度參數(shù)為22 (J/cm3)1/2，所述甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯和聚丙烯酸乙酯的的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度都為800%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa;所述聚甲基丙烯酸甲酯為δ≈19.2 (J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸丁酯為δ≈17.4(J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸丁酯，聚丙烯酸乙酯為δ ≈ 18.4(J/cm3)1/2的聚丙烯酸乙酯。制備所述水性陶瓷涂料的方法同實施例1，此處不再贅述。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池正極片；其中正極片為水性鋰鈷氧化物正極極片。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池負(fù)極片；其中負(fù)極片為油性石墨負(fù)極極片。一種使用所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜；其中隔膜為聚酰亞胺多孔膜等單層多也膜。所述水性陶瓷涂料在隔膜、油性石墨負(fù)極極片或水性鋰鈷氧化物正極極片上的涂布方法；把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機印刷或者涂布機處理到隔膜、油性石墨負(fù)極極片或者水性鋰鈷氧化物正極極片上。一種鋰離子電池，包括使用涂布了水性陶瓷涂料的油性石墨負(fù)極極片、涂布了水性陶瓷涂料的油性石墨負(fù)極極片和涂布了水性陶瓷涂料的隔膜。上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。將本發(fā)明中涂布了水性陶瓷涂料的隔膜(聚乙烯膜)與傳統(tǒng)未涂布了水性陶瓷涂料的隔膜(聚乙烯膜)作對比試驗，實驗結(jié)果見表1:表權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料；其特征在于，包括按照重量百分比計算的組合物20-70% 和水 30-80% ； 其中，所述組合物包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑0.1-5%、水性分散劑0.1-5%、陶瓷顆粒80-99.7%、水性乳膠0.1-10% ； 所述水溶性高分子增稠劑的干膠在碳酸酯溶劑中的溶脹率小于5%，所述水性乳膠是干料的溶度參數(shù)為17-25 (J/cm3)1/2的聚合物水性乳膠，所述水性乳膠的干料在碳酸酯溶劑中的溶脹度為100-1000%，且溶脹后的干膠的楊氏模量大于200MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性陶瓷涂料；其特征在于:所述水性乳膠為δ^ 19.2 (J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸甲酯、δ ^ 18.8 (J/cm3)1/2的聚醋酸乙烯酯、δ ^ 17.4(J/cm3)1/2的聚甲基丙烯酸丁酯、δ 18.4(J/cm3)1/2的聚丙烯酸乙酯中的一種或幾種組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性陶瓷涂料；其特征在于:所述水溶性高分子增稠劑為羧乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一種或幾種組合物；所述水性分散劑為聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性陶瓷涂料；其特征在于:其中所述陶瓷顆粒的粒徑D50為0.2-5um, BET為l_15m2/g ;具體為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦中的一種或幾種組合物。
5.制備如權(quán)利要求1-4中任意一項所述水性陶瓷涂料的方法；其特征在于，包括如下制備步驟: 步驟A、將所述量的水溶性高分子、水性分散劑和水先加入到預(yù)攪拌罐中，溶解完全，得到混合物I; 步驟B、往步驟A所述混合物I中加入所述量的陶瓷顆粒，攪拌25-25分鐘后進(jìn)行研磨，研磨到細(xì)度D90為3.5 μ m以下，得到混合物II ； 步驟C、往步驟B所述混合物II中加入所述量的水性乳膠，慢速攪拌均勻后，用400目篩網(wǎng)過濾即制得所述水性陶瓷涂料。
6.一種涂覆權(quán)利要求1-5中任意一項所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池正極片。
7.一種涂覆權(quán)利要求1-5中任意一項所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池負(fù)極片。
8.一種涂覆權(quán)利要求1-5中任意一項所述水性陶瓷涂料的鋰離子電池隔膜。
9.一種鋰離子電池，包括使用正極片、負(fù)極片和權(quán)利要求8中所述的隔膜。
10.權(quán)利要求6-8中任意一項所述水性陶瓷涂料的涂布方法；其特征在于，把所述水性陶瓷涂料，通過印刷機或者涂布機處理到隔膜、鋰離子電池正極極片上或鋰離子電池負(fù)極極片上。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池用水性陶瓷涂料及其在正負(fù)極和隔膜上的應(yīng)用；本發(fā)明包括按照重量百分比計算的水溶性高分子增稠劑0.1-5％、水性分散劑0.1-5％、陶瓷顆粒80-99.7％和水性乳膠0.1-10％；本發(fā)明中的水性陶瓷涂料不僅體系、粘度和顆粒度都穩(wěn)定，不容易沉淀，而且對聚丙烯和聚乙烯基材以及正負(fù)極極片都能浸潤，不需要電暈等表面處理，同時涂料對聚丙烯和聚乙烯基材以及正負(fù)極極片界面粘接性強。
文檔編號H01M2/16GK103102717SQ20121055349
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者王學(xué)澤 申請人:東莞市一久一能源材料科技有限公司