CN104332575B - 铸涂全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法 - Google Patents

铸涂全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法 Download PDF

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Abstract

一种铸涂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，其特征在于，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42-68%、塑料粉21-45%、粘接剂1-3%和成孔剂10-25%。本发明具有耐热温度高、自闭性能好的优点。

Description

铸涂全陶瓷电池隔膜及其铸涂方法
技术领域
　　本发明涉及一种铸涂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，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42-68%、塑料粉21-45%、粘接剂1-3%和成孔剂10-25%。
作为对本发明的进一步改进，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉47-63%、塑料粉25-38%、粘接剂1-3%和成孔剂10-25%。
作为对本发明的进一步改进，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉50-60%、塑料粉30-35%、粘接剂1-3%和成孔剂10-18%。
作为对本发明的进一步改进，所述粘接剂是丁苯橡胶或聚偏氟乙烯。
作为对本发明的进一步改进，所述成孔剂是聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
作为对本发明的进一步改进，所述溶剂是水、丙酮或N-甲基吡咯烷酮。
本发明还提供一种铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，
按上述任何一个方案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；
通过固化加热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；
所述全陶瓷电池隔膜通过成孔剂溶解剂，溶出成孔剂，在全陶瓷电池隔膜上形成通孔；
将全陶瓷电池隔膜收卷。
作为对本发明的进一步改进，所述成孔剂溶解剂是水。
本发明由于采用了主料为陶瓷粉，次料为塑料粉，再配合其它材料制成陶瓷浆料，涂布在可重复利用的基带上后，通过加热装置将浆料中的塑料粉溶融，溶融的塑料将陶瓷粉相互粘接，成为半固态后，再经对辊辗压装置将浆料压密实，剥离、成孔后成为全陶瓷电池隔膜，这种全陶瓷电池隔膜不仅制作相对简单，而且全陶瓷电池隔膜具有耐热温度高和自闭性能好的优点。
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；通过固化加热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；所述全陶瓷电池隔膜通过成孔剂溶解剂，溶出成孔剂，在全陶瓷电池隔膜上形成通孔；将全陶瓷电池隔膜收卷。本发明中，所述成孔剂溶解剂是水。当然，需要时，本发明中还可适量的添加流平剂。
下述各实施例中，所述粘接剂是丁苯橡胶或聚偏氟乙烯。所述成孔剂是聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。所述溶剂是水、丙酮或N-甲基吡咯烷酮。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。所述塑料粉是PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）或PVA（聚乙烯醇）塑料粉。
实施例1
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42%、塑料粉45%、粘接剂3%和成孔剂10%。
实施例2
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉47%、塑料粉38%、粘接剂1%和成孔剂14%。
实施例3
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉60%、塑料粉21%、粘接剂1%和成孔剂18%。
实施例4
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉63%、塑料粉21%、粘接剂3%和成孔剂13%。
实施例5
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉68%、塑料粉21%、粘接剂1%和成孔剂10%。
实施例6
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42%、塑料粉31%、粘接剂2%和成孔剂25%。
实施例7
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42%、塑料粉45%、粘接剂3%和成孔剂10%。
实施例8
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉47%、塑料粉38%、粘接剂1%和成孔剂14%。
实施例9
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉60%、塑料粉21%、粘接剂1%和成孔剂18%。
实施例10
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉63%、塑料粉21%、粘接剂3%和成孔剂13%。
实施例11
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉68%、塑料粉21%、粘接剂1%和成孔剂10%。
实施例12
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42%、塑料粉31%、粘接剂2%和成孔剂25%。
实施例13
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42%、塑料粉45%、粘接剂3%和成孔剂10%。
实施例14
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉47%、塑料粉38%、粘接剂1%和成孔剂14%。
实施例15
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉60%、塑料粉21%、粘接剂1%和成孔剂18%。
实施例16
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉63%、塑料粉21%、粘接剂3%和成孔剂13%。
实施例17
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉68%、塑料粉21%、粘接剂1%和成孔剂10%。
实施例18
一种铸涂全陶瓷电池隔膜，由铸涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42%、塑料粉31%、粘接剂2%和成孔剂25%。
上述各实施例中，随着瓷粉主料与溶剂的配比的变化，瓷粉主料越多其配出的浆料就越浓，会对浆料的涂布的均匀性有影响，较好的瓷粉主料与溶剂的配比为陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%的配比。
在瓷粉主料中随着陶瓷粉的含量的增加，其耐高温抗收缩性能越好；而自闭孔性能就降低，因此选择一个合理的陶瓷粉和塑料粉十分重要，经试验，陶瓷粉占47-63%和塑料粉占25-38%的比例较优，因此，本发明中的铸涂全陶瓷电池隔膜，下述重量百分比的组分组成的隔膜具有较优的综合性能，即，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉47-63%、塑料粉25-38%、粘接剂1-3%和成孔剂10-25%。
也就是说，实施例7-12的各项性能优于其它实施例。

Claims (9)

1.一种铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于：
将由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉主料50-65%，溶剂35%-50%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉42-68%、塑料粉21-45%、粘接剂1-3%和成孔剂10-25%,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；
通过固化加热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；
所述全陶瓷电池隔膜通过成孔剂溶解剂，溶出成孔剂，在全陶瓷电池隔膜上形成通孔；
将全陶瓷电池隔膜收卷。
2.根据权利要求1所述的铸涂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，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉47-63%、塑料粉25-38%、粘接剂1-3%和成孔剂10-25%。
3.根据权利要求1所述的铸涂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，陶瓷粉主料55-60%，溶剂40%-45%；其中，所述陶瓷粉主料由下述重量百分比的组分组成，陶瓷粉50-60%、塑料粉30-35%、粘接剂1-3%和成孔剂10-18%。
4.根据权利要求1-3中任何一项权利要求所述的铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述粘接剂是丁苯橡胶或聚偏氟乙烯。
5.根据权利要求1-3中任何一项权利要求所述的铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述成孔剂是聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
6.根据权利要求1-3中任何一项权利要求所述的铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述溶剂是水、丙酮或N-甲基吡咯烷酮。
7.根据权利要求1-3中任何一项权利要求所述的铸涂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。
8.根据权利要求1-3中任何一项权利要求所述的铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于，所述塑料粉是PP、PE或PVA塑料粉。
9.根据权利要求1－3中任何一项权利要求所述的铸涂全陶瓷电池隔膜的制作方法，其特征在于：所述成孔剂溶解剂是水。
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