CN102916149B - 一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺 - Google Patents

一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN102916149B
CN102916149B CN201210362712.9A CN201210362712A CN102916149B CN 102916149 B CN102916149 B CN 102916149B CN 201210362712 A CN201210362712 A CN 201210362712A CN 102916149 B CN102916149 B CN 102916149B
Authority
CN
China
Prior art keywords
barrier film
lithium battery
pore
coating
preparation technology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210362712.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102916149A (zh
Inventor
程建良
戴铮
罗莺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd filed Critical Dongguan Chuangming Battery Technology Co Ltd
Priority to CN201210362712.9A priority Critical patent/CN102916149B/zh
Publication of CN102916149A publication Critical patent/CN102916149A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102916149B publication Critical patent/CN102916149B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，尤其是指一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺；本发明的一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺，所述微孔隔膜包括设置纳米微孔的隔膜基层，所述隔膜基层上覆盖一层陶瓷涂覆层，所述陶瓷涂覆层的厚度为1-10μm,所述陶瓷涂覆层内密布孔径为30-100nm的透气孔；使陶瓷涂覆层密布透气孔，与纳米微孔的隔膜基层的透气性一致；本发明的微孔隔膜耐热能力面向提高，使电池的安全性得到显著改善，陶瓷涂覆层隔膜的孔隙率和透气度没有影响，不会构成对电池循环的影响，性能、效果显著提升。

Description

一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其是指一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺。
背景技术
锂电池中隔膜起着防止正、负极短路，并在充放电过程中提供锂离子通道。隔膜本质上就是一层多孔的塑料聚乙烯或者聚丙烯薄膜。但它对锂离子电池的容量、循环性能以及安全性能起到非常大的作用。隔膜技术含量高的原因在于它的造孔工艺难度大。目前国际上隔膜的主流产品是经横向和纵向精密拉伸的单层聚丙烯(PP)纳米微孔膜、单层聚乙烯(PE)纳米微孔膜、PP/PE/PP三层复合纳米微孔膜等类型。
随着新能源汽车的逐渐推广，预计新能源汽车将令锂电池隔膜的需求成倍增长。不仅对锂电池行业，对整个电动汽车行业发展都将具有革命性的意义。然而，锂离子电池的新能源汽车由于安全性问题的频出，推广速度远远低于行业预期，为了解决锂离子电池的安全性问题，在原有聚乙烯或者聚丙烯隔膜表面涂覆一层安全性好的陶瓷层（纳米氧化铝层）的工艺，涂覆后的陶瓷涂覆层隔膜耐热能力面向提高，电池的安全性得到显著改善，然而涂覆后的隔膜由于陶瓷涂覆层会阻塞隔膜原有的孔隙，导致陶瓷涂覆层后隔膜的透气度降低，从而影响电池的循环。
发明内容
本发明针对目前涂覆陶瓷层的锂电池隔膜透气性存在的不足，而提供一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺，为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种锂电池微孔隔膜，所述微孔隔膜包括设置纳米微孔的隔膜基层，所述隔膜基层上覆盖一层陶瓷涂覆层，所述陶瓷涂覆层的厚度为1-10μm,所述陶瓷涂覆层内密布孔径为30-100nm的透气孔。
较佳的，所述隔膜基层为单层聚丙烯孔膜、单层聚乙烯膜或聚丙烯聚乙烯构成的三层复合膜。
较佳的，所述陶瓷涂覆层为氧化铝或氧化锆陶瓷涂覆层。
如上所述的锂电池微孔隔膜的制备工艺，包括以下制备工艺：
（1）、涂膜液的制备：在胶液加入质量比为0.3%-2.5%造孔剂，搅拌至溶解；然后加入陶瓷粉末搅拌均匀。
（2）、涂膜液的涂覆：将步骤1中制备的涂覆液涂覆在纳米微孔的隔膜基层上；
（3）、烘干：将步骤2中的涂覆涂膜液的隔膜基层在低于造孔剂分解的温度下对涂覆的隔膜进行烘烤，烘道采用多段不同温度加热的方式：各段烘箱温度按照40-45℃、50-55℃、65-70℃、75-80℃，使覆涂膜液的隔膜基层加热温度逐段升高:涂膜液中溶剂在烘道内慢慢挥发，随着溶剂的不断挥发，溶解在溶剂内的造孔剂在隔膜内部原有的孔隙和涂覆的陶瓷层内结晶析出并占据一定的孔隙位置；随着烘烤温度的上升，结晶出来的造孔剂受热分解产生气体冒出，同时大量的气体冒出使涂覆的表面陶瓷层留下均匀的孔隙，从而在隔膜基层表面形成了均匀一致的多孔陶瓷涂覆层，并形成本发明的锂电池微孔隔膜。
较佳的，所述胶液为PVDF(聚偏二氟乙烯)的NMP(氮甲基吡咯烷酮)的溶液，所述陶瓷粉末占胶液质量比为5%-20%。
较佳的，所述胶液为CMC（羧甲基纤维素钠）和SBR（丁苯橡胶）的水溶液，所述陶瓷粉末占胶液质量比30%-50%。
较佳的，所述涂膜液还加入流平剂，所述流平剂为聚丙烯酸酯类或有机硅类物质。
较佳的，所述步骤1中造孔剂为碳酸氢胺、草酸、碳酸铵、硝酸胺中任意一种或其任意组合。
较佳的，所述步骤1中陶瓷粉末为氧化铝或者氧化锆粉末。
较佳的，所述步骤2中的涂覆方式为喷涂、刷涂、浸涂或者挤压涂布方式。
本发明的有益效果在于：本发明的一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺，所述微孔隔膜包括设置纳米微孔的隔膜基层，所述隔膜基层上覆盖一层陶瓷涂覆层，所述陶瓷涂覆层的厚度为1-10μm,所述陶瓷涂覆层内密布孔径为30-100nm的透气孔；使陶瓷涂覆层密布透气孔，与纳米微孔的隔膜基层的透气性一致；本发明的微孔隔膜耐热能力面向提高，使电池的安全性得到显著改善，陶瓷涂覆层隔膜的孔隙率和透气度没有影响，不会构成对电池循环的影响，性能、效果显著提升。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明进一步说明：
本发明的锂电池微孔隔膜，所述微孔隔膜包括设置纳米微孔的隔膜基层，所述隔膜基层上覆盖一层陶瓷涂覆层，作为较常用的技术形式，隔膜基层选用单层聚丙烯孔膜、单层聚乙烯膜或聚丙烯聚乙烯构成的三层复合膜；本发明锂电池微孔隔膜的陶瓷涂覆层的较佳的厚度范围为1-10μm，在此范围内，性能较佳；本发明的陶瓷涂覆层内密布孔径为30-100nm的透气孔。
作为较佳的实施方式，陶瓷涂覆层选用氧化铝或氧化锆陶瓷涂覆层，具有较佳的性能特征。
本发明还涉及到本发明锂电池微孔隔膜的制备工艺，包括以下制备工艺：
（1）、涂膜液的制备：在胶液加入质量比为0.3%-2.5%造孔剂，搅拌至溶解；然后加入陶瓷粉末搅拌均匀；本领域技术人员可以选择不同的胶液，本实施例优选以下两种方式：1、胶液可选用为PVDF(聚偏二氟乙烯)的NMP(氮甲基吡咯烷酮)的溶液，陶瓷粉末占胶液质量比为5%-20%；2、胶液为CMC（羧甲基纤维素钠）和SBR（丁苯橡胶）的水溶液，所述陶瓷粉末占胶液质量比30%-50%。另外，为了使涂膜液能很好的渗透到隔膜孔隙，并在隔膜表层形成均匀一致的涂覆层，必须降低PP、PE隔膜材料的表面张力，使涂膜液充分的浸润，涂膜液还加入流平剂，本发明在涂膜液中加0.1%-0.8%的流平剂，根据水性还是油性选择不同的流平剂。流平剂通过有限的相容性迁移至涂膜表面，降低隔膜界面张力，使涂膜层获得良好的流平。可选的流平剂目前主要有：聚丙烯酸酯类和有机硅类。这些助剂起到造孔和润色流平作用，同时还有消泡作用。
另外，陶瓷粉末一般选用氧化铝或者氧化锆粉末。
本发明的造孔剂为碳酸氢胺、草酸、碳酸铵、硝酸胺或其任意组合的易受热全部分解为气体的物质，造孔剂的参考加入量为占胶液重量比的0.3%-2.5%，造孔剂先溶解在胶液中形成均相溶液。
（2）、涂膜液的涂覆：将步骤1中制备的涂覆液涂覆在纳米微孔的隔膜基层上；
（3）、烘干：将步骤2中的涂覆涂膜液的隔膜基层在低于造孔剂分解的温度下对涂覆的隔膜进行烘烤，烘道采用多段不同温度加热的方式：各段烘箱温度按照40-45℃、50-55℃、65-70℃、75-80℃，使覆涂膜液的隔膜基层加热温度逐段升高:涂膜液中溶剂在烘道内慢慢挥发，随着溶剂的不断挥发，溶解在溶剂内的造孔剂在隔膜内部原有的孔隙和涂覆的陶瓷层内结晶析出并占据一定的孔隙位置；随着烘烤温度的上升，结晶出来的造孔剂受热分解产生气体冒出，同时大量的气体冒出使涂覆的表面陶瓷层留下均匀的孔隙，从而在隔膜基层表面形成了均匀一致的多孔陶瓷涂覆层，并形成本发明的锂电池微孔隔膜。
作为本领域常用的技术手段，步骤2中的涂覆方式为喷涂、刷涂、浸涂或者挤压涂布等方式。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，包括以下制备工艺：
(1)、涂膜液的制备：在胶液加入质量比为0.3％-2.5％造孔剂，搅拌至溶解；然后加入陶瓷粉末搅拌均匀；
(2)、涂膜液的涂覆：将步骤1中制备的涂膜液涂覆在纳米微孔的隔膜基层上；
(3)、烘干：将步骤2中的涂覆涂膜液的隔膜基层在初始温度低于造孔剂分解的温度下对涂覆的隔膜进行烘烤，烘道采用多段不同温度加热的方式：各段烘箱温度按照40-45℃、50-55℃、65-70℃、75-80℃，使涂覆涂膜液的隔膜基层加热温度逐段升高:涂膜液中溶剂在烘道内慢慢挥发，随着溶剂的不断挥发，溶解在溶剂内的造孔剂在隔膜内部原有的孔隙和涂覆的陶瓷层内结晶析出并占据一定的孔隙位置；随着烘烤温度的上升，结晶出来的造孔剂受热分解产生气体冒出，同时大量的气体冒出使涂覆的表面陶瓷层留下均匀的孔隙，从而在隔膜基层表面形成了均匀一致的多孔陶瓷涂覆层，并形成本发明的锂电池微孔隔膜；
所述锂电池微孔隔膜包括设置纳米微孔的隔膜基层，所述隔膜基层上覆盖一层陶瓷涂覆层，所述陶瓷涂覆层的厚度为1-10μm,所述陶瓷涂覆层内密布孔径为30-100nm的透气孔；
所述隔膜基层为单层聚丙烯孔膜、单层聚乙烯膜或聚丙烯与聚乙烯构成的复合膜；
所述陶瓷涂覆层为氧化铝或氧化锆陶瓷涂覆层。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，所述胶液为PVDF(聚偏二氟乙烯)的NMP(氮甲基吡咯烷酮)的溶液，所述陶瓷粉末占胶液质量比为5％-20％。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，所述胶液为CMC(羧甲基纤维素钠)和SBR(丁苯橡胶)的水溶液，所述陶瓷粉末占胶液质量比30％-50％。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，所述涂膜液还加入流平剂，所述流平剂为聚丙烯酸酯类或有机硅类物质。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中造孔剂为碳酸氢胺、碳酸铵中任意一种或其任意组合。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中陶瓷粉末为氧化铝或者氧化锆粉末。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池微孔隔膜的制备工艺，其特征在于，所述步骤2中的涂覆方式为喷涂、刷涂、浸涂或者挤压涂布方式。
CN201210362712.9A 2012-09-26 2012-09-26 一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺 Active CN102916149B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210362712.9A CN102916149B (zh) 2012-09-26 2012-09-26 一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210362712.9A CN102916149B (zh) 2012-09-26 2012-09-26 一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102916149A CN102916149A (zh) 2013-02-06
CN102916149B true CN102916149B (zh) 2015-10-28

Family

ID=47614447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210362712.9A Active CN102916149B (zh) 2012-09-26 2012-09-26 一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102916149B (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103199300B (zh) * 2013-04-22 2015-06-10 上海双奥能源技术有限公司 一种涂层锂离子电池隔膜
CN103474602B (zh) * 2013-08-30 2018-01-02 深圳市泰百科技有限公司 一种锂离子电池造孔陶瓷隔离膜及其制备方法
CN103515564B (zh) * 2013-10-15 2017-06-30 深圳市星源材质科技股份有限公司 一种复合隔膜及其制备方法
TWI580098B (zh) 2013-12-10 2017-04-21 財團法人工業技術研究院 用於鋰電池之有機－無機複合層及電極模組
CN104064713A (zh) * 2014-07-10 2014-09-24 厦门大学 一种复合隔膜及其制备方法与应用
CN104262674B (zh) * 2014-08-26 2018-02-13 东莞新能源科技有限公司 多孔复合隔离膜的制备方法
CN104269575B (zh) * 2014-10-09 2017-02-22 东莞市天丰电源材料有限公司 一种聚合物锂离子电池的凝胶电解液
CN104993171A (zh) * 2015-05-29 2015-10-21 湖北力莱科技有限公司 一种矿灯锂离子单体电池
KR20180030533A (ko) * 2015-07-15 2018-03-23 로베르트 보쉬 게엠베하 리튬 이온 배터리용 분리막과 그 제조 방법, 및 리튬 이온 배터리
CN106469798A (zh) * 2015-08-19 2017-03-01 中信国安盟固利动力科技有限公司 一种可快速充电且安全性能优异的锂离子电池及其制备方法
JP6840396B2 (ja) * 2015-08-26 2021-03-10 厦▲門▼大学 改質のセラミックセパレータ複合体及びその製造方法
CN105591055A (zh) * 2015-12-17 2016-05-18 中南大学 一种高倍率锂离子电池及其制造方法
CN105845872A (zh) * 2016-05-04 2016-08-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种用于粘结锂电池隔膜与极片的涂层浆料及其制备方法
CN106505172A (zh) * 2016-12-01 2017-03-15 乐凯胶片股份有限公司 一种有机/无机复合隔膜及其制备方法
CN108172740A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 桂林电器科学研究院有限公司 高孔隙率聚酰亚胺隔膜制备方法及其产品
CN108172742A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 桂林电器科学研究院有限公司 聚酰亚胺改性复合电池隔膜的制备方法及其产品
CN108172743A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 桂林电器科学研究院有限公司 聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法
CN109346648B (zh) * 2018-10-15 2021-11-02 苏州清陶新能源科技有限公司 一种阻燃凝胶陶瓷隔膜及其制备方法
CN111900306A (zh) * 2020-07-13 2020-11-06 江苏可兰素环保科技有限公司 一种高能量密度锂电池隔膜及其制备方法
CN114639922B (zh) * 2022-04-07 2022-12-13 湖北允升科技工业园有限公司 锂离子电池隔膜和锂离子电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1679183A (zh) * 2002-08-24 2005-10-05 德古萨公司 用于高能电池的隔膜和其生产
CN102437302A (zh) * 2011-11-25 2012-05-02 东莞市比比克电子科技有限公司 一种锂离子电池隔膜及高温热稳定型锂离子电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1679183A (zh) * 2002-08-24 2005-10-05 德古萨公司 用于高能电池的隔膜和其生产
CN102437302A (zh) * 2011-11-25 2012-05-02 东莞市比比克电子科技有限公司 一种锂离子电池隔膜及高温热稳定型锂离子电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李文旭 等.添加造孔剂制备多孔陶瓷的工艺.《陶瓷添加剂 配方 性能 应用》.化学工业出版社,2011,第230-232页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102916149A (zh) 2013-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102916149B (zh) 一种锂电池微孔隔膜及其制备工艺
CN104064707B (zh) 无机/有机复合隔膜、其制备方法及含该隔膜的锂离子二次电池
CN105470523B (zh) 一种高安全性能锂离子动力电池
EP2077594A1 (en) Composite separator films for lithium-ion batteries
CN201845833U (zh) 一种新型聚合物锂离子二次电池
WO2016196688A8 (en) Nano-engineered coatings for anode active materials, cathode active materials, and solid-state electrolytes and methods of making batteries containing nano-engineered coatings
US20150056489A1 (en) Laminated battery cell and methods for creating the same
EP2424010B1 (en) Method for producing electrode for battery and coating die used in the method
US20090087728A1 (en) Batteries having inorganic/organic porous films
CN105845872A (zh) 一种用于粘结锂电池隔膜与极片的涂层浆料及其制备方法
CN103408975A (zh) 锂离子电池隔膜用涂层材料
CN101828283A (zh) 用于电化学电池的隔离物及其制造方法
CN104269515A (zh) 一种锂离子电池负极片及其制备方法、锂离子电池
EP2476129B1 (en) Treatment and adhesive for microporous membranes
CN104638220B (zh) 一种陶瓷涂层锂离子电池隔膜及其制备方法
JP2005209570A (ja) 非水系二次電池用セパレータ、その製造法および非水系二次電池
WO2014093519A8 (en) Ceramic coating on battery separators
CN109244530A (zh) 一种锂离子电池和制备方法
CN105845873A (zh) 一种涂覆有聚偏氟乙烯的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法
KR20150001963A (ko) 나노증기를 이용한 이차 전지용 다공성 분리막의 제조 방법, 이를 이용해 제조된 분리막, 및 이차 전지
CN107749493A (zh) 一种锂离子电池电解液
CN107871886A (zh) 非水电解液二次电池
CN107681113B (zh) 正极片及其制备方法以及二次电池
US10305080B2 (en) Multilayer porous film, separator for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery, slurry, and coating liquid
CN102881863A (zh) 一种锂离子电池极片处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant