[发明专利]锂电池用低水分陶瓷隔膜制备方法、水性浆料及陶瓷隔膜

说明书

本发明属于锂电池隔膜制备技术领域，具体涉及一种锂电池用低水分陶瓷隔膜的制备方法、水性浆料及低水分陶瓷隔膜。其中本锂电池用低水分陶瓷隔膜的制备方法包括如下步骤：步骤S1，制备有机改性陶瓷粉料；步骤S2，将有机改性陶瓷粉料制备成水性浆料；以及步骤S3，将水性浆料涂布在锂离子电池隔膜表面，并进行烘烤去除水形成陶瓷隔膜，以降低陶瓷隔膜的吸水性。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜制备技术领域，具体涉及一种锂电池用低水分陶瓷隔膜的制备方法、水性浆料及低水分陶瓷隔膜。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度大，工作温度范围宽，放电平稳存储时间长，存储及循环使用时间长的有点，因此目前被广泛应用于电脑、汽车和手机等诸多电子技术领域。而锂离子电池的组成主要包括正负极材料、电解液和隔膜四大关键材料。

目前，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃材料是锂离子电池隔膜的主要基体材料，但无论聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)还是其他热塑性高分子材料，在接近熔点时均会因熔化而收缩变形，给锂离子电池的安全性带来潜在隐患。若要满足未来高功率动力类锂离子电池的需求，锂离子电池隔膜需考虑进一步提升热稳定温度的限制范围。在现有基体材料体系的基础上，通过涂覆陶瓷涂层的方式，是目前隔膜材料研发的重要方向，但是陶瓷隔膜一般使用纳米级的三氧化二铝颗粒，比表面积在4-8m2/g，极易吸水；再者由于陶瓷粉末与粘结剂的相容性问题，极易造成陶瓷掉分等情况，严重影响锂电池的电性能和安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂电池用低水分陶瓷隔膜的制备方法、水性浆料及低水分陶瓷隔膜，将有机改性陶瓷粉料制备成水性浆料后，涂布在锂离子电池隔膜表面形成陶瓷隔膜，以降低陶瓷隔膜的吸水性，同时增加陶瓷粉末与粘结剂之间的相容性，增加粘结力。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电池用低水分陶瓷隔膜的制备方法包括如下步骤：步骤S1，制备有机改性陶瓷粉料；步骤S2，将有机改性陶瓷粉料制备成水性浆料；以及步骤S3，将水性浆料涂布在锂离子电池隔膜表面，并进行烘烤去除水。具体的，所述步骤S3中的水性浆料的涂布方式例如但不限于：微凹辊涂布或喷涂；以及在水性浆料涂布之前需要经过砂磨机研磨，研磨时间1～4小时，研磨速度500～1200RPM。所述步骤S3中的烘烤温度为40～80℃，烘烤时间为1～3min。

进一步，所述步骤S1中制备有机改性陶瓷粉料的方法包括如下步骤：步骤S11，对陶瓷粉料抽真空除水；步骤S12，将抽真空除水后的陶瓷粉料浸渍在聚合物单体溶剂中；以及步骤S13，在充分浸渍后取出陶瓷粉料进行真空干燥。

具体的，先将陶瓷粉料加热温度80～100℃，12-48小时进行抽真空除水；然后将陶瓷粉料浸渍到聚合物单体溶剂中1-7天，使其充分浸渍；再接着取出后在60～100℃下，反应0.5～2小时，使陶瓷粉料孔中附着上有机低聚物；最后进行真空干燥，制成有机改性陶瓷粉料。

可选的，步骤S11中的陶瓷粉料包括但不限于：三氧化二铝、氢氧化镁、氧化镁、硫酸钡、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛中的一种或几种。

进一步，所述聚合物单体溶剂包括：80～120重量份的聚合物单体和0.1～0.5重量份的引发剂。可选的，所述聚合物单体包括但不限于：丙烯酸酯类单体(如丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸等)、丁二烯、乙烯基单体(如苯乙烯、醋酸乙烯等)中的一种或几种。可选的，所述引发剂包括但不限于：过氧化物引发剂(如过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯等)、偶氮类引发剂(如偶氮二异丁氰等)、氧化还原引发剂(如过氧化氢/硫酸亚铁体系等)中的一种或几种。

进一步，所述水性浆料包括下列重量份数的物质：有机改性陶瓷粉料：20～50份；去离子水：40～80份；粘结剂：1～20份；以及分散剂：0.1～5份。

可选的，所述粘结剂包括但不限于：聚丙烯酸酯类粘结剂、聚乙烯醇粘结剂、聚醋酸乙烯酯粘结剂等中的一种或几种。其中，各类粘结剂的固含量为40～50％，优选为45％。