本發(fā)明是鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及動力鋰離子電池用隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，鋰離子電池的隔離膜材料作為鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，聚烯烴微孔薄膜材料獲得越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。隔離膜對實際電池的性能有著至關(guān)重要的影響，其必須具備良好的化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性以及在反復(fù)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。隔離膜材料與電極之間的界面相容性、隔離膜對電解質(zhì)的保持性均對鋰離子電池的充放電性能、循環(huán)性能、安全性能等有較大影響。此外，隨著動力汽車的快速發(fā)展,對鋰離子動力電池的安全性提出了更高的要求，而影響鋰離子動力電池安全性的關(guān)鍵因素之一就是隔膜的安全性。早期工作是采用將聚丙烯(PP)微孔膜和聚乙烯(PE)微孔膜復(fù)合以提供隔膜高安全性，如將聚丙烯和聚乙烯分別制成微孔膜后進行復(fù)合，將即PP與PE硬彈性膜復(fù)合后再拉伸制備復(fù)合微孔膜。

近來，也出現(xiàn)了將陶瓷粉末與聚烯烴隔膜復(fù)合制備鋰離子電池的隔離膜。但是，這些現(xiàn)有的陶瓷粉末與聚烯烴隔膜的復(fù)合隔離膜都只是簡單的將陶瓷粉末懸浮在溶劑或粘結(jié)劑溶液中，使得該現(xiàn)有隔離膜出現(xiàn)掉粉、電解液浸潤能力低、安全性能差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述不足，提供一種親水性好、電解液潤濕性強、破膜溫度高、安全性高的，可作為動力鋰離子電池隔膜的陶瓷涂覆隔膜的制備方法。

本發(fā)明的另一目的是在于提供一種由上述陶瓷復(fù)合隔膜制備方法的陶瓷復(fù)合隔膜。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種動力鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜，包括聚烯烴微孔膜低膜以及涂覆于低膜兩側(cè)的陶瓷涂層，涂層的厚度為2～10μm；涂層是含有陶瓷粉末和粘結(jié)劑的混合物；

涂覆涂層所用涂層漿料由以下質(zhì)量份的原料組成：100～10000質(zhì)量份的溶劑、10～1000質(zhì)量份的增稠劑、100～6000質(zhì)量份的陶瓷粉末、10到1000質(zhì)量份的粘結(jié)劑、0.1～10質(zhì)量份分散劑、0.01～10質(zhì)量份潤濕劑。

所述的聚烯烴微孔膜，包括：多孔聚乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚偏氟乙烯等。

所述的多孔聚乙烯、多孔聚丙烯、多孔聚偏氟乙烯底膜采用濕法制備，厚度在8～40μm，孔隙率在30％～50％，孔徑分布均勻，平均孔徑小于2μm。

所述的陶瓷粉末為納米α-Al₂O₃，為類球形結(jié)構(gòu)，具有耐高溫，耐腐蝕的特性，粒徑范圍為200～1000nm。

所述的粘結(jié)劑包括聚甲基丙烯酸甲酯溶液、丁苯橡膠、聚乙烯醇、聚氧化乙烯中的任意一種或者兩種以上混合物。

所述的涂層中陶瓷粉末與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1～25∶1，

所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇中的任意一種或者兩種以上混合物。

所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、聚乙烯醇中任意一種或兩種以上混合物，濃度為0.2～10wt％。

所述的分散劑包括聚丙烯酸鈉、聚乙二醇、甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚甲基苯烯酸鈉中任意一種或兩種以上混合物。

潤濕劑包括乙醇、丙二醇、甘油、丁基苯磺酸鈉、聚氧乙烯基硫醚中任意一種或兩種以上混合物。

一種動力鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜及制備方法，包括如下步驟：

(1)在攪拌輔助作用下，將增稠劑分散在溶劑中形成溶液；

(2)向步驟(1)中所得溶液中添加粘結(jié)劑，繼續(xù)攪拌均勻；

(3)繼續(xù)向(2)中所得溶液中添加陶瓷粉料，并邊攪拌邊加水調(diào)節(jié)陶瓷漿料固含量，繼續(xù)攪拌均勻；

(4)繼續(xù)向步驟(3)中所得溶液中添加分散劑，繼續(xù)攪拌均勻；

(5)繼續(xù)向步驟(4)中所得溶液中添加潤濕劑，繼續(xù)攪拌均勻；

(6)將(5)中所得漿料涂布于多孔聚烯烴底膜兩個表面，漿料在底膜上的涂覆方法有浸漬提拉法、輥涂法、噴涂法或者刮涂法等；

(7)在烘箱中干燥，采用程序升溫的方法，先低溫20～60℃預(yù)干燥，時間1～4h，再高溫70～90℃干燥，時間2～6h。

獲得所述的陶瓷涂覆復(fù)合隔膜。

以及，一種陶瓷涂覆隔膜，由上述陶瓷涂覆隔膜制備方法所制備獲得。

本發(fā)明提供的陶瓷涂覆隔膜的制備方法，是在陶瓷涂覆漿料中添加功能添加劑，再將功能陶瓷漿料涂覆在聚烯烴微孔膜上獲得，其制備方法工藝簡單，對設(shè)備要求低，條件易控，成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。其中在陶瓷漿料中添加的分散劑能夠打散和防止陶瓷微粉的團聚；在陶瓷漿料中添加的潤濕劑增大陶瓷顆粒的界面張力，提高了陶瓷漿料親水性和與聚烯烴微孔膜之間潤濕性，更易于陶瓷漿料涂覆在聚烯烴微孔膜上，更易于涂覆層的厚度的均勻性，同時提高了陶瓷涂覆隔膜對電解液的浸潤能力。由上述陶瓷涂覆隔膜的制備方法制備的陶瓷涂覆隔膜含有功能添加劑改性的陶瓷漿料，使得該陶瓷涂覆隔膜具有較好的親水性，其電解液的浸潤能力強，破膜溫度高，提高了電池的安全性能。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1為實施例中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜的掃描電鏡圖；

圖2為對比實例中即微孔膜原材料的掃描電鏡圖；

圖3是實施例中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜的吸收電解液能力測試效果圖；

圖4為對比實例中即微孔膜原材料的吸收電解液能力測試效果圖。

圖5為工藝流程如圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供了一種具有電解液浸潤能力、安全性高的陶瓷涂覆隔膜的制備方法，其工藝流程如圖5所示。

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供了一種具有電解液浸潤能力、安全性高的陶瓷涂覆隔膜的制備方法。

具體實施例1：

將12g羧甲基纖維素鈉緩慢加入到788ml水中，40℃下攪拌5h，放置2h消泡。向上述溶液中加入520g聚甲基丙烯酸甲酯，繼續(xù)攪拌2h。再向上述溶液中加入3000g陶瓷粉末，并邊加水邊攪拌至調(diào)節(jié)陶瓷漿料固含量在40％，繼續(xù)攪拌2h。向上述溶液中加入210g聚乙二醇，繼續(xù)攪拌30min，再向上述溶液中加入4.5g丁基苯磺酸鈉，制備陶瓷涂覆漿料。利用輥壓涂布法將陶瓷漿料均勻涂覆在16μm聚乙烯微孔膜單面，涂覆厚度2μm，程序升溫干燥后再用相同的方法將陶瓷漿料涂覆在聚乙烯微孔膜的另一面，涂覆厚度2μm，程序升溫干燥。即得到16+4μm陶瓷涂覆隔膜。先低溫20℃預(yù)干燥，時間4h，再高溫70℃干燥，時間6h。

將得到的陶瓷隔膜和用于涂覆的聚乙烯隔膜分別分別浸入商品化鋰離子電池電解液中(lmol/L的LiPF₆溶解于質(zhì)量比為1∶1∶1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中)，按照下式測定吸液率(ElectrOlyteuptake)：

吸液率＝(吸液后隔膜質(zhì)量一吸液前隔膜質(zhì)量)/吸液前隔膜質(zhì)量

實施例1制備的陶瓷隔膜吸液率達到80％，聚乙烯隔膜僅為45％，說明陶瓷隔膜由于與電解液吸附特性更好的陶瓷涂層的存在，吸附電解液的能力顯著提高。

本發(fā)明得到的陶瓷隔膜優(yōu)異的電解液吸附能力可以從附圖3和附圖4對比直觀體現(xiàn)，附圖3為本發(fā)明得到的陶瓷隔膜在電解液中浸潤后的照片，附圖4為商品聚乙烯隔膜在電解液中浸潤后的照片，本發(fā)明得到的陶瓷隔膜的電解液吸附能力明顯優(yōu)于商品聚乙烯隔膜。

具體實施例2：

將7.5g羧甲基纖維素鈉緩慢加入到492.5ml水中，40℃下攪拌5h，放置2h消泡。向上述溶液中加入333g丁苯橡膠，繼續(xù)攪拌2h。再向上述溶液中加入1860g陶瓷粉末，并邊加水邊攪拌至調(diào)節(jié)陶瓷漿料固含量在40％，繼續(xù)攪拌2h。向上述溶液中加入18.6g聚甲基苯烯酸鈉，繼續(xù)攪拌30min，再向上述溶液中加入32g聚氧乙烯基硫醚，制備陶瓷涂覆漿料。利用輥壓涂布法將陶瓷漿料均勻涂覆在16μm聚乙烯微孔膜單面，涂覆厚度2μm，程序升溫干燥后再用相同的方法將陶瓷漿料涂覆在聚乙烯微孔膜的另一面，涂覆厚度2μm，程序升溫干燥。即得到16+4μm陶瓷涂覆隔膜。先低溫60℃預(yù)干燥，時間1h，再高溫90℃干燥，時間2h。

上述實施例1、2中的方法制備的陶瓷涂覆隔膜與用于涂覆的商品化聚烯烴隔膜在120℃下高溫2h測得的熱收縮率見下文表1：