[发明专利]一种低含水率陶瓷隔膜及其制备方法以及包含该陶瓷隔膜的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种低含水率陶瓷隔膜的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液；（2）、水性浆料的制备：在步骤（1）制得水溶液中加入三氧化二铝陶瓷粉、胶液、润湿剂、表面活性剂配制成水性浆料；（3）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的水性浆料涂布在隔膜上，干燥，即可得到低含水率陶瓷隔膜。本发明保障陶瓷隔膜在锂电池制作使用过程中处于较低含水率状态，降低烘烤成本，保障锂离子电池的电性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是一种低含水率陶瓷隔膜及其制备方法以及包含该陶瓷隔膜的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长等优点而被作为储能材料广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电子存储系统等领域。

锂离子电池体系中隔膜作为重要的组成部分，在锂电池电化学性能、安全性上起着重要作用。

然而随着锂离子电池能量密度不断提高，电池电压不断提升，传统聚烯烃隔膜，在耐高压、耐高温上无法满足现有高电压、高安全锂离子电池的要求，而经过陶瓷处理后的无机涂层聚烯烃隔膜，无论抗氧化性、耐高温性、安全性上都有大大提升，已成为目前锂离子电池技术的主流。

目前市面上的陶瓷涂层隔膜含水率均较高，典型值为1500～3000ppm，据此会产生如下影响：一方面锂离子电池制备中，电池高压短路测试时，会造成大量误判，增加制程返工成本；另一方面隔膜含水率较高，增加电池卷芯烘烤成本，严重时会锂离子电池的电性能和安全性能。。

发明内容

本发明的最主要目的在于提供了一种低含水率陶瓷隔膜的制备方法，改善现有陶瓷涂层吸水性能，保障陶瓷隔膜在锂电池制作使用过程中处于较低含水率状态，降低烘烤成本，保障锂离子电池的电性能和安全性能。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种低含水率陶瓷隔膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液；

（2）、水性浆料的制备：在步骤（1）制得水溶液中加入三氧化二铝陶瓷粉、胶液、润湿剂、表面活性剂配制成水性浆料；

（3）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的水性浆料涂布在隔膜上，干燥，即可得到低含水率陶瓷隔膜。

在本发明中，通过调整微凹辊目数，可控制涂层厚度在2～4μm，有效保证了陶瓷层的均匀性，避免过厚对于锂离子电池卷芯卷绕难度的增加，也克服涂层过薄起不到陶瓷隔膜的作用。在干燥条件上，控制在40～60℃，既保证干燥效率，又避免干燥温度过高造成隔膜收缩影响隔膜性能。

进一步地，步骤（2）中的水性浆料固含量为20～40wt%，粘度为10～150Mpa•s。在本发明中，粘度的控制有着重要的作用，粘度过低，浆料沉降过快，无法涂覆；粘度太高，浆料粘在涂覆的微凹辊上无法及时转移完全。

进一步地，步骤（2）中的增稠剂、三氧化二铝陶瓷粉、胶液、润湿剂、表面活性剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4：0.01:0.2。增稠剂的用量对于本发明的作用尤其关键，增稠剂比例不宜过高，保水性能会增加；比例过低也会造成没有达到增稠的目的，浆料稳定性会极差容易沉降，无法实现均匀涂布。

进一步地，步骤（2）所得的水性浆料保持在线速度2～5m/s的中转罐搅拌直至使用完毕。有效避免在涂布过程中水性浆料沉降分层，从而影响最终陶瓷隔膜的性能，提高材料利用率。

进一步地，所述增稠剂选自于疏水改性的羧甲基纤维素纳、聚乙烯吡咯烷酮、疏水改性海藻酸钠中的一种或两种以上。