CN105576173A - 一种陶瓷涂层材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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王亚娟
张超
郭敬新
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Abstract

本发明公开了一种陶瓷涂层材料的制备方法及其应用，涉及电池隔膜涂层技术领域，以聚偏氟乙烯作胶凝剂、N-甲基吡咯烷酮作溶剂，在合浆桶中配成胶液后再加入勃姆石粉末，搅拌制得浆体，然后采用涂布机将所制浆料涂覆在20um厚的PE隔膜两侧，涂覆厚度控制在2.0-2.5um，最后将涂覆好的隔膜放置在80℃真空干燥箱内烘烤24h，即得复合陶瓷涂层隔膜。本发明所制涂层具有优异的透气性和较低的热收缩率，其面电阻和剥离强度都优于市面勃姆石；将所制浆料应用于电池隔膜上制得复合陶瓷涂层，与目前广泛应用于电池隔膜上的氧化铝涂层相比，在电容量、首次充放电性质和电化当量方面具有相当的性能，并且具有电压降率低，在高电流密度下保持高的库伦效率等特点。

Description

一种陶瓷涂层材料的制备方法及其应用
技术领域：
本发明涉及电池隔膜涂层技术领域，具体涉及一种陶瓷涂层材料的制备方法及其应用。
背景技术：
在锂离子电池的结构中，隔膜是四大关键元件(正极、负极、隔膜、电解液)之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。陶瓷涂层隔膜是一种新型的锂电池隔膜，在实际应用中表现出了优异的性能。陶瓷涂层隔膜是指在隔膜基体上施加陶瓷涂层，其主要的目的是提高锂电池隔膜的安全性能，针刺强度和提高隔膜对电解质的吸液能力
目前陶瓷涂层隔膜的涂层主要为无机陶瓷材料如超细氧化铝、二氧化硅等。但是由于氧化铝和二氧化硅的形貌不规则，粗颗粒较多，会导致涂层厚度偏厚，粒度很小的粉体又会堵塞离子通道，导致孔隙率偏低，降低了电池的性能。美国专利US006153337A报道了可将勃姆石应用于电池隔膜，但未指出具体应用效果。目前，国内外的勃姆石生产厂家很多，但是大部分不能控制产品的结晶、形貌和粒度，从而导致电池隔膜涂层表面不均匀，有划痕，从而限制了其在电池隔膜行业的应用。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用粒度分布窄、形貌均一、单分散勃姆石制备陶瓷涂层材料的制备方法及其应用。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种陶瓷涂层材料的制备方法，以聚偏氟乙烯作胶凝剂、N-甲基吡咯烷酮作溶剂，在合浆桶中配成胶液后再加入勃姆石粉末，将混合物先在低速下搅拌2h，然后真空搅拌20h，所得浆料即为陶瓷涂层材料。
所述勃姆石的粒径为0.5-0.8um。
一种陶瓷涂层材料在电池隔膜上的应用方法，采用涂布机将所制浆料涂覆在20um厚的PE隔膜两侧，涂覆厚度控制在2.0-2.5um，然后将涂覆好的隔膜放置在80℃真空干燥箱内烘烤24h，即得复合陶瓷涂层隔膜。
本发明的有益效果是：
(1)利用粒度为0.5-0.8um为原料，辅以聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮制得陶瓷涂层浆料，该浆料具有适中的粘度，能在隔膜表面形成较薄的涂层，并具有优异的透气性和较低的热收缩率，其面电阻和剥离强度都优于市面勃姆石；
(2)将所制浆料应用于电池隔膜上制得复合陶瓷涂层，与目前广泛应用于电池隔膜上的氧化铝涂层相比，在电容量、首次充放电性质和电化当量方面具有相当的性能，并且具有电压降率低，在高电流密度下保持高的库伦效率等特点，是一种具有广阔应用前景的电池隔膜涂层材料。
附图说明：
图1为勃姆石的SEM形貌图；
图2为勃姆石的粒度分布图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
以聚偏氟乙烯作胶凝剂、N-甲基吡咯烷酮作溶剂，在合浆桶中配成成胶液后加入勃姆石粉末，先将混合物低速搅拌2h，然后后真空搅拌20h制得浆料，采用涂布机将所制浆料涂覆在20um厚的PE隔膜两侧，涂覆厚度控制在2.0-2.5um，然后将涂覆好的隔膜放置在80℃真空干燥箱内烘烤24h，即得复合陶瓷涂层隔膜。
所用勃姆石粉末为本公司生产的，其粒径为0.5-0.8um，形貌均一且呈单分散状态。将利用本公司勃姆石制备的陶瓷涂层与利用市面勃姆石制备的陶瓷涂层进行性能测试，结果如表1所示。
表1利用不同粒径勃姆石制备的陶瓷涂层性能测试结果
由表1可知，本公司生产的勃姆石粒度分布窄，具有适中的粘度，在隔膜表面形成较薄的涂层，具有优异的透气性和较低的热收缩率，面电阻和剥离强度都优于市面勃姆石。
将利用本公司勃姆石制备的复合陶瓷涂层隔膜与利用氧化铝制备的涂层隔膜进行性能测试，结果如表2所示。
表2与氧化铝电池隔膜涂层材料性能对比
由表2可知，利用本公司勃姆石与目前广泛应用于电池隔膜涂层的氧化铝制备的涂层隔膜在电容量、首次充放电性质和电化当量方面具有相当的性能，并且具有电压降率低，在高电流密度下保持高的库伦效率等特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和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描述的只是说明本发明的原理，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，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：以聚偏氟乙烯作胶凝剂、N-甲基吡咯烷酮作溶剂，在合浆桶中配成胶液后再加入勃姆石粉末，将混合物先在低速下搅拌2h，然后真空搅拌20h，所得浆料即为陶瓷涂层材料。
2.根据权利要求1所述的陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：所述勃姆石的粒径为0.5-0.8um。
3.一种如权利要求1所述陶瓷涂层材料在电池隔膜上的应用，其特征在于：采用涂布机将所制浆料涂覆在20um厚的PE隔膜两侧，涂覆厚度控制在2.0-2.5um，然后将涂覆好的隔膜放置在80℃真空干燥箱内烘烤24h，即得复合陶瓷涂层隔膜。
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