CN104201308B - 铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法 - Google Patents
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Abstract
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法，其中，电池隔膜由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉30-48%、纤维10-25%、光引发剂1-10%、稀释剂10-25%和预聚物30-45%。本发明由于采用了以陶瓷粉为主要成分，制成的全陶瓷电池隔膜在耐热温度和微孔自闭性能方面，均优于传统的电池隔膜。另外，采用紫外线固化工艺，使用加工方法变得更为简单，便于技术推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法。
背景技术
电池隔膜（batteryseparator）是指在电池正极和负极之间的一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。电池隔膜的的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。
电池隔膜一般是用PE（聚乙烯）,PP（聚丙烯）来制备，分为单层PE、PP膜，3层PP、PE膜。电池隔膜的制备方法分为干法和湿法两类，干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜，经过结晶化处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构，可以增加薄膜的孔径。湿法又称相分离法或热致相分离法，将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，然后降温进行相分离，压制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，可制备出相互贯通的微孔膜。
动力电池的隔膜为了提高动力电池的安全性，目前大多是在微孔膜的一面或两面涂上陶瓷浆料而制成的，陶瓷浆料的主要作用是防止微孔膜在高温下收缩，起到骨架支撑作用。但是，用这种方式制作电池隔膜在较高的温度下，微孔膜还是会有收缩现象，为了防止这种现象的发生，人们不得不加上一些温度电路来解决这个问题，即当检测到电池温度高于预定值时，自动切断电池的充电或放电电路，以控制电池的温度继续上升，这不仅增加了电池使用过程中的成本，而且，当温控电路出现问题时，会出现不可相象的电池爆炸问题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种耐热温度高、自闭性能好的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法。
本发明的技术方案是：提供一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉30-48%、纤维10-25%、光引发剂1-10%、稀释剂10-25%和预聚物30-45%。
作为对本发明的改进，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉35-43%、纤维12-20%、光引发剂3-7%、稀释剂12-20%和预聚物30-40%。
作为对本发明的改进，所述陶瓷粉是铝、硅或钙的氧化物、铝、硅或钙的碳化物或/和铝、硅或钙的氮化物。
作为对本发明的改进，所述纤维是PET纤维、PTT纤维或碳纤维。
作为对本发明的改进，所述光引发剂安息香、安息香乙醚、安息香丁醚或安息香双甲醚。
作为对本发明的改进，所述稀释剂是丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）、丙烯酸异冰片酯（IBOA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）或季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）。
作为对本发明的改进，所述预聚物是不饱和聚酯、丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
本发明还提供一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于：
按上述的组分配比称量后，搅拌混合均匀制成浆料；
将浆料装入铸涂机，通过铸涂机涂布在一由基带传输装置朝一个方向移动的基带上；
通过紫外线固化装置将铸涂在基带上的浆料半固化；
通过对辊辗压装置将浆料压密实；
通过剥离机构将基带与由浆料形成的全陶瓷电池隔膜分离开来；
所述基带被收卷；
将全陶瓷电池隔膜收卷。
本发明由于采用了以陶瓷粉为主要成分，制成的全陶瓷电池隔膜在耐热温度和微孔自闭性能方面，均优于传统的电池隔膜。另外，采用紫外线固化工艺，使用加工方法变得更为简单，便于技术推广。
具体实施方式
下述各实施例均可以以下述方法制备，按下述任何一个实施例所述的组分配比称量后，搅拌混合均匀制成浆料；将浆料装入铸涂机，通过铸涂机涂布在一由基带传输装置朝一个方向移动的基带上；通过紫外线固化装置将铸涂在基带上的浆料半固化；通过对辊辗压装置将浆料压密实；通过剥离机构将基带与由浆料形成的全陶瓷电池隔膜分离开来；所述基带和全陶瓷电池隔膜分别收卷。需要时，本发明中还可适量的添加流平剂。
下述各实施例中，所述陶瓷粉是铝、硅或钙的氧化物、铝、硅或钙的碳化物或/和铝、硅或钙的氮化物。所述纤维可以是PET纤维、PTT纤维或碳纤维。所述光引发剂安息香、安息香乙醚、安息香丁醚或安息香双甲醚。所述稀释剂是丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）、丙烯酸异冰片酯（IBOA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）或季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）。所述预聚物是不饱和聚酯、丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
实施例1
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉30%、纤维10%、光引发剂10%、稀释剂10%和预聚物40%。
实施例2
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉35%、纤维12%、光引发剂7%、稀释剂16%和预聚物30%。
实施例3
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉43%、纤维10%、光引发剂3%、稀释剂10%和预聚物34%。
实施例4
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉48%、纤维10%、光引发剂1%、稀释剂11%和预聚物30%。
实施例5
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉30%、纤维25%、光引发剂1%、稀释剂14%和预聚物30%。
实施例6
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉30%、纤维10%、光引发剂1%、稀释剂25%和预聚物34%。
实施例7
一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉34%、纤维10%、光引发剂1%、稀释剂10%和预聚物45%。
经试验，上述实施例1-7所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜，其耐热温度和自闭性能均优于现有的用微孔塑料膜为基带，涂布陶瓷涂料所制成的电池隔膜，其平均耐热温度可提高20摄氏度，且微孔自闭性能的灵敏度大大提高。
尤其以所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉35-43%、纤维12-20%、光引发剂3-7%、稀释剂12-20%和预聚物30-40%制成的隔膜性能更佳。
Claims (7)
1.一种铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于：
将下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉30-48%、纤维10-25%、光引发剂1-10%、稀释剂10-25%和预聚物30-45%称量后，搅拌混合均匀制成浆料；
将浆料装入铸涂机，通过铸涂机涂布在一由基带传输装置朝一个方向移动的基带上；
通过紫外线固化装置将铸涂在基带上的浆料半固化；
通过对辊辗压装置将浆料压密实；
通过剥离机构将基带与由浆料形成的全陶瓷电池隔膜分离开来；
所述基带被收卷；
将全陶瓷电池隔膜收卷。
2.根据权利要求1所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于：所述全陶瓷电池隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉35-43%、纤维12-20%、光引发剂3-7%、稀释剂12-20%和预聚物30-40%。
3.根据权利要求1或2所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述陶瓷粉是铝、硅或钙的氧化物，铝、硅或钙的碳化物或/和铝、硅或钙的氮化物。
4.根据权利要求1或2所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述纤维是PET纤维、PTT纤维或碳纤维。
5.根据权利要求1或2所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述光引发剂安息香、安息香乙醚、安息香丁醚或安息香双甲醚。
6.根据权利要求1或2所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述稀释剂是丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）、丙烯酸异冰片酯（IBOA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）或季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）。
7.根据权利要求1或2所述的铸涂紫外固化全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述预聚物是不饱和聚酯、丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
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