[发明专利]陶瓷隔膜及其制备锂离子二次电池的方法及电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷隔膜，具体的说，是陶瓷隔膜及其制备锂离子二次电池的方法及电池的技术。

背景技术

锂离子二次电池由于能量密度大，工作电压高，质量轻等特点，在消费电子产品，如手机、笔记本电脑、平板电脑、蓝牙耳机、MP3、数码相机等领域已经得到了广泛的应用。随着环境污染和能源危机问题的日益严峻，锂离子二次电池在动力电池和固定电站等领域的使用也越来越普及，但是锂离子二次电池的安全性问题一直是人们关注的焦点。

锂离子二次电池的隔膜作为正负极的隔离，夹在正负极之间，主要作用是防止正负极直接接触发生短路。目前隔膜主要由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类组成的多孔介质，聚烯烃隔膜具有180度以下的熔点，当锂离子二次电池由于内部或外部因素导致发生短路发热而温度升高时，隔膜极易发生热收缩导致正负极更大的短路产生, 导致电池的热失控引起起火事故。为了解决上述问题，业界已经在隔膜表面涂覆一层由无机陶瓷粒子组成的多孔绝缘层，由于无机粒子具有优良的热稳定性，该多孔绝缘层能够在隔膜热收缩时作为支撑层阻止正负极直接接触，从而避免发生起火问题。为了提高无机陶瓷粒子与隔膜之间的粘结性，避免掉粉问题，业界通过粘结剂之间的交联来避免这个问题。现代自动车株式会社的专利CN101989651A通过先将陶瓷颗粒和粘结剂及固化剂和引发剂混合涂布，后期通过热聚合或紫外线照射来进行化学交联来得到陶瓷颗粒之间和陶瓷颗粒与隔膜基材粘结性良好的陶瓷隔膜, 该专利的方法的工序较为复杂，而且后续的热聚合或紫外光照射会对隔膜基材的孔结构有一定的影响。厦门大学的专利CN103035866A通过预先构筑具有无机物为核、丙烯酸酯基聚合物为壳的复合物来代替现有的无机陶瓷颗粒从而提高陶瓷颗粒与隔膜基材之间的粘结来避免掉粉问题，该专利的方法中的核壳结构的复合物制备工序复杂难控制，很难满足工业化生产的要求。

发明内容

本发明提供了一种热稳定性好，工序控制简单，易于工业化生产，在锂离子电池的使用过程中既保持组装工序的稳定性又保证电池的安全性能，环保节能的陶瓷隔膜。

本发明还提供了工序控制简单，易于工业化生产，环保节能的制备锂离子二次电池的方法及电池。

本发明通过以下技术方案来实现。

一种陶瓷隔膜，其特征在于：所述陶瓷隔膜是通过丙烯酸酯类的单体和烯醇类单体在引发剂的作用下合成树枝形接枝共聚物，然后加入无机陶瓷颗粒分散均匀，接着涂布到隔膜基材的单一表面或两个表面上而形成，其中无机陶瓷颗粒吸附在所述树枝形接枝共聚物上且所述树枝形接枝共聚物相互之间互相粘结，从而在无机陶瓷颗粒之间以及所述共聚物之间形成致密的立体网状结构的陶瓷涂层，陶瓷涂层通过所述树枝形接枝共聚物与隔膜基材吸附，这样无机陶瓷颗粒之间、所述共聚物之间和隔膜基材一起形成一立体的网状结构。

所述无机陶瓷颗粒在锂离子二次电池中不发生氧化或还原反应,同时具有电子绝缘性。

所述无机陶瓷颗粒为氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、碳酸钙、钛酸钡中的任意一种或几种, 所述无机陶瓷颗粒的颗粒粒径为0.01～10µm，平均粒子的粒径为0.1～5µm，优选无机陶瓷颗粒的颗粒粒径为0.1～6µm，平均粒子的粒径为0.3～3µm，所述树枝形接枝共聚物为丙烯酸酯类聚合物，主链选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙二醇甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、3-甲氧基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种，接枝主要为烯醇类，选自乙烯醇、丙烯醇、丁烯醇中的一种或几种，该树枝形接枝共聚物通过丙烯酸酯类的单体在引发剂作用下与烯醇类进行聚合得到，所述引发剂为偶氮二异丁腈,过氧化苯甲酰，过硫酸铵，过氧化二异甲苯，过氧化二叔丁基中的一种或几种，其中丙烯酸酯单体与烯醇类单体的质量比为1:0.01～1, 丙烯酸酯单体与引发剂的质量比为1:0.001～0.2，所述无机陶瓷粒子与树枝形接枝共聚物的质量比为1:0.1～1, 该隔膜基材为PE或PP材质，无机陶瓷颗粒与树枝形接枝共聚物组成的陶瓷涂层厚度为0.5～10µm。

一种锂离子二次电池的制备方法，其特征在于包括：

1）正极片的制备：将钴酸锂、导电碳、粘结剂聚偏氟乙烯在N-甲基吡咯烷酮溶剂中混合均匀制成正极浆料，然后涂布在铝箔上并烘干后进行冷压、分条、裁边、极耳焊接，制成正极片；