CN104638214A - 隔膜用浆料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隔膜用浆料的制备工艺,包括以下步骤:(1)、将陶瓷颗粒进行破碎加工;(2)、对破碎后的所述陶瓷颗粒进行清洗;(3)、对清洗后的所述陶瓷颗粒按照粒径大小进行筛分;(4)、将两种或两种以上粒径的所述陶瓷颗粒进行混合;(5)、配制粘结剂;(6)、将步骤(4)的所述陶瓷颗粒加入配制好的所述粘结剂中进行混合;(7)、将步骤(6)的混合物进行脱泡。本发明的优点是能够提高隔膜的电解液存储空间和高温收缩性。

Description

隔膜用浆料的制备工艺
技术领域
本发明涉及新型电源技术领域,尤其涉及一种隔膜用浆料的制备工艺。
技术背景
随着信息、材料和能源技术的进步,锂离子电池以其高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全可靠以及快速充放电等优点而成为新型电源技术研究的热点。锂离子电池由正极片、负极片、电解液、隔膜以及电池外壳组成。
其中,隔膜作为电池的“第三极”,是锂离子电池中的关键内层组件之一。隔膜位于锂离子电池的正极片和负极片中间,是锂离子电池最关键的部分,电池隔膜最主要的功能是分隔电池中的正极片和负极片,防止正极片和负极片直接接触产生短路。同时,由于隔膜中具有大量曲折贯通的微孔,电解液中的离子载体可以在微孔中自由通过,在正极片和负极片之间迁移形成电池内部导电回路,而电子则通过外部回路在正负极之间迁移形成电流,供外部设备利用。此外,隔膜具有自动关断保护功能,由于非正常情况下电池短路使电池内部温度升高,当电池内部温度到达闭孔温度时,隔膜微孔会闭塞阻断电流通过。
在锂离子电池中,为了提高电池的高循环性,必须提供高的孔隙的隔膜以储备足够的电解液;为了提高电池的容量,需在有限的空间内加大正负极片的体积,但考虑到高温安全方面,隔膜的宽度和在高温收缩后的长度和宽度必须大于正负极片的长度和宽度,以防止正负极片的短路;在锂离子电池设计过程中往往需要考虑DFMEA(即设计失效模式分析),在隔膜的长度和宽度方向上预留较长的位置以保证上述条件的实现。
现有的锂电池基本上皆为基膜和涂层构成。涂层使用的浆料主要有:球形陶瓷高致密有机基(油性)浆料和部分二元组份的水性粘结剂。球形陶瓷颗粒一般是通过球磨的形式得到的,球磨工艺主要优势为加工成本较低,且加工工艺简单,容易控制,目前被较多厂家使用。但根据紧密堆积理论,标准球状物体能达到最大的堆积密度,几何外形越偏离球形,堆积密度越少;实际客户在使用中制成相同厚度的涂层时就需要更多的陶瓷颗粒,成本却有所上升,另外由于规整的球形表面对电解液的吸附性能也较差。
发明内容
本发明目的是提供一种能够提高隔膜的电解液存储空间和高温收缩性的隔膜用浆料的制备工艺。
为达上述目的,提供了如下的技术方案:
一种隔膜用浆料的制备工艺,包括以下步骤:(1)、将陶瓷颗粒进行破碎加工;(2)、对破碎后的所述陶瓷颗粒进行清洗;(3)、对清洗后的所述陶瓷颗粒按照粒径大小进行筛分;(4)、将两种或两种以上粒径的所述陶瓷颗粒进行混合;(5)、配制粘结剂;(6)、将步骤(4)的所述陶瓷颗粒加入配制好的所述粘结剂中进行混合;(7)、将步骤(6)的混合物进行脱泡,制成所述隔膜用浆料。
作为一个优选的方案,步骤(1)中使用破碎机对所述陶瓷颗粒进行破碎。
作为另一个优选的方案,步骤(4)中使用两种粒径的所述陶瓷颗粒进行混合,一种所述陶瓷颗粒的中位粒径为600~1000nm,比表面积是17~27m2/g,占总量的重量份数是65~75;另一种所述陶瓷颗粒的中位粒径为100~400nm,比表面积是29~39m2/g,占总量的重量份数是25~35。
作为另一个的优选的方案,步骤(2)采用超声波清洗方式。
作为另一个优选的方案,步骤(3)采用气相筛分的方式。
作为另一个优选的方案,步骤(6)使用高速搅拌机进行混合,混合时间为4~7小时。
作为另一个优选的方案,步骤(7)采用真空脱泡的方式。
作为另一个优选的方案,还包括步骤(8)将所述隔膜用浆料进行过滤。其中,作为进一步的优选方案,步骤(8)中使用150目的筛子进行真空过滤。
与现有技术相比,本发明的隔膜用浆料的制备工艺的优点为:使用破碎方式取代球磨的方式,对陶瓷颗粒进行破碎,使得所述陶瓷颗粒具有非球形颗粒形貌。由紧密堆积理论可知,标准球状物体能达到最大的堆积密度,而几何外形越偏离球形,堆积密度越少;故为涂覆隔膜提供更大的孔隙率,便于存储更多的电解液。
将不同粒径的所述陶瓷颗粒混用,由于大颗粒的堆积可以起到提供更大的孔隙率的作用,从而提供更多的存储电解液的空间,而其中填充的较小粒径的粒子能够使的隔膜表面达到更有效的覆盖,不会出现存在空腔的位置,起到有效避免高温下空腔位置破膜或由于锂枝晶和其他枝晶导致此处出现微短路或短路现象发生。
采用真空脱泡的方式,避免加入脱泡剂之类的新物质,影响浆料的涂覆性能,避免陶瓷颗粒脱粉情况的发生。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术手段、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
一种隔膜用浆料的制备工艺,包括以下步骤:
实施例1
(1)、选取陶瓷颗粒中粒径分布在3um的陶瓷颗粒,使用破碎机对陶瓷颗粒进行破碎加工,得到预设形貌和粒径不同的陶瓷颗粒。
(2)、使用二次蒸馏水将陶瓷颗粒表面的小的粒子清洗下来,并将清洗后悬浮在液体表面的物质去除,将沉在液体底部的陶瓷颗粒取出后烘干以便后续进一步加工。
(3)、将陶瓷颗粒采用气相筛分的方法,将不同粒径的粒子筛分开来,取出其中符合要求的两种陶瓷颗粒。
(4)、使用两种粒径的陶瓷颗粒进行混合,一种陶瓷颗粒的中位粒径为600nm,比表面积是27m2/g,占总量的重量份数是65;另一种陶瓷颗粒的中位粒径为100nm,比表面积是39m2/g,占总量的重量份数是35。
(5)、将羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液和纯净水按2:1:97的比例进行配比得到粘结剂。
(6)、将步骤(4)的陶瓷颗粒加入配制好的粘结剂中,使用高速搅拌机进行混合,混合时间为5小时。
(7)、将步骤(6)的混合物用搅拌机调至慢速搅拌,抽真空30分钟,进行脱泡,制成浆料。
(8)、将上述脱泡好的浆料通过150目筛子进行真空过滤,得到最终的隔膜用浆料。
实施例2
(1)、选取陶瓷颗粒中粒径分布在5um的陶瓷颗粒,使用破碎机对陶瓷颗粒进行破碎加工,得到预设形貌和粒径不同的陶瓷颗粒。
(2)、使用二次蒸馏水将陶瓷颗粒表面的小的粒子清洗下来,并将清洗后悬浮在液体表面的物质去除,将沉在液体底部的陶瓷颗粒取出后烘干以便后续进一步加工。
(3)、将陶瓷颗粒采用气相筛分的方法,将不同粒径的粒子筛分开来,取出其中符合要求的两种陶瓷颗粒。
(4)、使用两种粒径的陶瓷颗粒进行混合,一种陶瓷颗粒的中位粒径为1000nm,比表面积是17m2/g,占总量的重量份数是75;另一种陶瓷颗粒的中位粒径为400nm,比表面积是29m2/g,占总量的重量份数是25。
(5)、将羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液和纯净水按2:1:97的比例进行配比得到粘结剂。
(6)、将步骤(4)的陶瓷颗粒加入配制好的粘结剂中,使用高速搅拌机进行混合,混合时间为5小时。
(7)、将步骤(6)的混合物用搅拌机调至慢速搅拌,抽真空30分钟,进行脱泡,制成浆料。
(8)、将上述脱泡好的浆料通过150目筛子进行真空过滤,得到最终的隔膜用浆料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中仅用于说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都属于本发明范围。发明要求保护的范围由附录的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、将陶瓷颗粒进行破碎加工;
(2)、对破碎后的所述陶瓷颗粒进行清洗;
(3)、对清洗后的所述陶瓷颗粒按照粒径大小进行筛分;
(4)、将两种或两种以上粒径的所述陶瓷颗粒进行混合;
(5)、配制粘结剂;
(6)、将步骤(4)的所述陶瓷颗粒加入配制好的所述粘结剂中进行混合;
(7)、将步骤(6)的混合物进行脱泡,制成所述隔膜用浆料。
2.根据权利要求1所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(1)中使用破碎机对所述陶瓷颗粒进行破碎。
3.根据权利要求1所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(4)中使用两种粒径的所述陶瓷颗粒进行混合,一种所述陶瓷颗粒的中位粒径为600~1000nm,比表面积是17~27m2/g,占总量的重量份数是65~75;另一种所述陶瓷颗粒的中位粒径为100~400nm,比表面积是29~39m2/g,占总量的重量份数是25~35。
4.根据权利要求1或2或3所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(2)采用超声波清洗方式。
5.根据权利要求1或2或3所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(3)采用气相筛分的方式。
6.根据权利要求1或2或3所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(6)使用高速搅拌机进行混合,混合时间为4~7小时。
7.根据权利要求1或2或3所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(7)采用真空脱泡的方式。
8.根据权利要求1或2或3所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:还包括步骤(8)将所述隔膜用浆料进行过滤。
9.根据权利要求8所述的隔膜用浆料的制备工艺,其特征在于:步骤(8)中使用150目的筛子进行真空过滤。
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