本發(fā)明涉及氧化鋁陶瓷涂覆隔膜的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁陶瓷涂覆隔膜的制備方法。

背景技術(shù)：

無機(jī)氧化鋁陶瓷因其優(yōu)良的耐熱性及電化學(xué)穩(wěn)定性而被廣泛用于鋰電池隔膜的涂覆，降低鋰電池隔膜受熱時(shí)的熱收縮，從而避免鋰電池的燃燒或爆炸現(xiàn)象。一般氧化鋁的制備是氫氧化鋁經(jīng)過煅燒獲得，但經(jīng)煅燒后粒子間相互作用產(chǎn)生粒子間的團(tuán)聚，氧化鋁顆粒大小不均勻，分散性較差，易導(dǎo)致涂覆隔膜厚度及涂覆隔膜與電極間界面不均勻，造成電池使用過程中電流密度不均勻，且容易被電池使用過程中產(chǎn)生的枝晶刺破。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，提供一種氧化鋁陶瓷涂覆隔膜的制備方法，其避免了燒結(jié)工序，簡(jiǎn)化了隔膜的生產(chǎn)工藝，極大地降低生產(chǎn)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種氧化鋁陶瓷涂覆隔膜的制備方法，所述氧化鋁陶瓷涂覆隔膜包括基膜層及基膜層一側(cè)或雙側(cè)的氧化鋁陶瓷涂層，所述氧化鋁由醇鹽經(jīng)水解、抽濾、洗滌、干燥獲得，所述醇鹽水解過程中使用聚丙烯酸鈉為分散劑，得到分散性好、大小均勻且粒徑為0.05μm～2μm的氧化鋁顆粒。

在上述技術(shù)方案中，包括以下步驟：

1)將一定質(zhì)量比的聚丙烯酸鈉加入去離子水或醇類有機(jī)溶劑中，30～50℃下攪拌至完全溶解，然后升溫至200～300℃，繼而將醇鹽按照一定配比加入到上述溶劑中，攪拌0.5～2h至反應(yīng)完全，抽濾，去離子水和無水乙醇洗滌，60～100℃干燥得到氧化鋁顆粒；

2)將增稠劑、粘結(jié)劑和潤(rùn)濕劑加入去離子水中，攪拌至完全溶解，繼而加入氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨0.5～2h，然后加入表面活性劑，研磨1～3h，得到水性陶瓷漿料；漿料中包括20～80wt％的去離子水，10～70wt％氧化鋁粉料。將上述漿料涂布于聚烯烴微孔膜一側(cè)或雙側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥2～5min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜。

在上述技術(shù)方案中，所述聚丙烯酸鈉的分子量為1000～5000，占溶劑質(zhì)量比為1～5％。

在上述技術(shù)方案中，所述醇類有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇或仲丁醇。

在上述技術(shù)方案中，所述醇鹽為異丙醇鋁、丙醇鋁、正丁醇鋁、仲丁醇鋁或三乙醇鋁，D50為50～300nm，占溶劑質(zhì)量比為5～40％。

在上述技術(shù)方案中，所述增稠劑為CMC、PVA、PAN、PAM或海藻酸鈉的至少一種，質(zhì)量百分比為0.05～3％。

在上述技術(shù)方案中，所述粘結(jié)劑為苯丙乳膠、聚乙酸乙烯酯、丁苯乳膠、乙烯～醋酸乙烯共聚物或聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種，質(zhì)量百分比為0.01～4％。

在上述技術(shù)方案中，所述潤(rùn)濕劑為氟代烷基乙氧基醇醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、丁基萘磺酸鈉、羥乙基磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的至少一種，質(zhì)量百分比為0.05～2％。

在上述技術(shù)方案中，所述氧化鋁陶瓷涂層的厚度為1.0～6.0μm，優(yōu)選3.0～4.0μm。

在上述技術(shù)方案中，所述基膜層為聚丙烯或聚乙烯或聚丙烯/聚乙烯微孔膜，基膜層的厚度為3.0～20μm，優(yōu)選12～16μm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，通過將醇鹽溶解于去離子水或醇類有機(jī)溶劑中，使其發(fā)生水解反應(yīng)生成氧化鋁，避免了燒結(jié)工序，簡(jiǎn)化了隔膜的生產(chǎn)工藝，極大地降低生產(chǎn)成本；還有聚丙烯酸鈉為水溶性分散劑，含有極性較強(qiáng)的親水基羧基，易于吸附在大極性含氧的氧化鋁表面，形成一層高分子保護(hù)膜，而其長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷煜蛉軇┲校尸F(xiàn)空間位阻效應(yīng)，使氧化鋁顆粒間的吸引力大大削弱，有效抑制氧化鋁的團(tuán)聚，提高分散性，提高與隔膜間的粘結(jié)作用，增大隔膜的力學(xué)性能；另外生成的氧化鋁顆粒大小均勻，更易控制涂膜厚度均勻性，提高鋰電池的安全性能。未經(jīng)燒結(jié)而生成的氧化鋁孔隙率較大，對(duì)鋰電池電解液有更強(qiáng)的親和力，吸液率增大，使得鋰離子通過性更好，隔膜的離子傳導(dǎo)能力更高，從而提高了電池的充放電性能及循環(huán)性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1)取20g分子量為1000的聚丙烯酸鈉加入到1Kg去離子水中，30～50℃下攪拌至完全溶解，然后升溫至200～300℃，繼而加入D50為100nm的異丙醇鋁300g，攪拌1h至反應(yīng)完全，最后經(jīng)過抽濾、去離子水和無水乙醇洗滌、60～100℃干燥得到氧化鋁顆粒；

2)向100g去離子水中加入2gCMC和2g苯丙乳膠，攪拌至完全溶解，繼而加入60g上述氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨1h，然后加入1g氟代烷基乙氧基醇醚，繼續(xù)研磨1h，得到水性陶瓷漿料；將上述漿料涂布于15μm聚丙烯微孔膜一側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥3min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜，涂層厚度為4μm。

實(shí)施例2

1)取20g分子量為1000的聚丙烯酸鈉加入到1Kg乙醇中，30～50℃下攪拌至完全溶解，然后升溫至200～300℃，繼而加入D50為100nm的丙醇鋁300g，攪拌1h至反應(yīng)完全，最后經(jīng)過抽濾、去離子水和無水乙醇洗滌、60～100℃干燥得到氧化鋁顆粒；

2)向100g去離子水中加入2gPVA和2g聚乙酸乙烯酯，攪拌至完全溶解，繼而加入20g上述氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨1h，然后加入1g聚氧乙烯烷基酰胺，繼續(xù)研磨1h，得到水性陶瓷漿料；將上述漿料涂布于15μm聚丙烯微孔膜一側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥2min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜，涂層厚度為4μm。

實(shí)施例3

1)取20g分子量為2000的聚丙烯酸鈉加入到1Kg異丙醇中，30～50℃下攪拌至完全溶解，然后升溫至200～300℃，繼而加入D50為100nm的正丁醇鋁300g，攪拌1h至反應(yīng)完全，最后經(jīng)過抽濾、去離子水和無水乙醇洗滌、60～100℃干燥得到氧化鋁顆粒；

2)向100g去離子水中加入2gPAN和2g丁苯乳膠，攪拌至完全溶解，繼而加入80g上述氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨1h，然后加入1g丁基萘磺酸鈉，繼續(xù)研磨1h，得到水性陶瓷漿料；將上述漿料涂布于15μm聚丙烯微孔膜一側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥5min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜，涂層厚度為4μm。

實(shí)施例4

1)取20g分子量為2000的聚丙烯酸鈉加入到1Kg仲丁醇中，30～50℃下攪拌至完全溶解，然后升溫至200～300℃，繼而加入D50為100nm的仲丁醇鋁300g，攪拌1h至反應(yīng)完全，最后經(jīng)過抽濾、去離子水和無水乙醇洗滌、60～100℃干燥得到氧化鋁顆粒；

2)向100g去離子水中加入2gPAM和2g乙烯～醋酸乙烯共聚物，攪拌至完全溶解，繼而加入60g上述氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨1h，然后加入1g羥乙基磺酸鈉，繼續(xù)研磨1h，得到水性陶瓷漿料；將上述漿料涂布于15μm聚丙烯微孔膜一側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥2min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜，涂層厚度為4μm。

實(shí)施例5

1)取20g分子量為3000的聚丙烯酸鈉加入到1Kg去離子水中，30～50℃下攪拌至完全溶解，然后升溫至200～300℃，繼而加入D50為100nm的三乙醇鋁300g，攪拌1h至反應(yīng)完全，最后經(jīng)過抽濾、去離子水和無水乙醇洗滌、60～100℃干燥得到氧化鋁顆粒；

2)向100g去離子水中加入2g海藻酸鈉和2g聚乙烯吡咯烷酮，攪拌至完全溶解，繼而加入60g上述氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨1h，然后加入1g十二烷基磺酸鈉，繼續(xù)研磨1h，得到水性陶瓷漿料；將上述漿料涂布于15μm聚丙烯微孔膜一側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥2min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜，涂層厚度為4μm。

對(duì)比例

向100g去離子水中加入2gCMC和2g苯丙乳膠，攪拌至完全溶解，繼而加入60g市售氧化鋁陶瓷顆粒，攪拌均勻，研磨1h，然后加入1g脂肪醇聚氧乙烯醚，繼續(xù)研磨1h，得到水性陶瓷漿料；將漿料涂布于15μm聚丙烯微孔膜一側(cè)，經(jīng)過30～80℃烘箱干燥3min，得到氧化鋁陶瓷涂覆隔膜，涂層厚度為4μm。

實(shí)驗(yàn)例1

各取2個(gè)一定尺寸形狀的實(shí)施例1～5及對(duì)比例涂覆隔膜。一是利用電子萬能試驗(yàn)機(jī)刺穿，記錄刺穿強(qiáng)度；二是用膠帶將隔膜一側(cè)粘住，利用電子萬能試驗(yàn)機(jī)將膠帶拉開，記錄最大剝離強(qiáng)度。結(jié)果見表一：

實(shí)驗(yàn)例2

取實(shí)施例1～5和對(duì)比例涂覆隔膜，分別與鈷酸鋰正極極片和石墨負(fù)極極片采用卷繞工藝，制成軟包裝鋰離子電池，進(jìn)行放電倍率測(cè)試。將鋰離子電池分別以0.5C的電流，恒流恒壓充至4.2V，再恒壓充電至電流下降為0.05C截止，然后分別以0.2C，0.5C，1.0C，2.0C的電流放電至3.0V，記錄不同放電倍率下的放電容量。不同倍率放電下的容量比率＝(不同倍率放電下的放電容量/0.2C倍率放電下的放電容量)×100％。所得結(jié)果見表二：

由表二可知，在0.5C/1C/2C下，實(shí)施例1～5的容量保持率大于對(duì)比例，說明氧化鋁制成的氧化鋁陶瓷涂覆隔膜所制鋰電池的倍率性能好于普通氧化鋁(經(jīng)過燒結(jié)的氧化鋁)陶瓷涂覆隔膜所制鋰電池。

實(shí)驗(yàn)例3

同實(shí)驗(yàn)例2，將實(shí)施例1～5氧化鋁制成的氧化鋁陶瓷涂覆隔膜和對(duì)比例普通氧化鋁陶瓷涂覆隔膜制成鋰離子電池，進(jìn)行循環(huán)性能測(cè)試。將鋰離子電池在常溫下采用1C倍率充電，1C倍率放電，依次進(jìn)行400次循環(huán)，記錄循環(huán)前及每次循環(huán)后的電池容量。n次循環(huán)后的容量保持率＝(n次循環(huán)后的電池容量/循環(huán)前的電池容量)×100％。400次循環(huán)后容量保持率結(jié)果見表三：

由表三可知，氧化鋁制成的氧化鋁陶瓷涂覆隔膜所制鋰電池的循環(huán)性能好于普通氧化鋁(經(jīng)過燒結(jié)的氧化鋁)陶瓷涂覆隔膜所制鋰電池，提高電池的充放電性能。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)際對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。