CN105932208A - 一种使用粘结剂la133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种使用粘结剂la133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法，其包括聚烯烃基膜，所述聚烯烃基膜的一面涂覆有一层粘结剂层，所述粘结剂层上再涂覆有一层陶瓷颗粒层；所述粘结剂层是由粘结剂LA133、分散剂和水混合而成的固含量为15±0.5wt%胶液，所述陶瓷颗粒层是三氧化二铝。本发明制备的陶瓷隔膜柔韧性强，不易发生褶皱，同时提升锂离子电池的安全性能。

Description

一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备 方法
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以来，世界各国的科学家、各大公司的技术人员对锂离子电池技术越来越感兴趣，由于锂离子电池技术已经在手机、便携式摄像机、笔记本、新能源汽车领域被广泛应用，但是依然存在诸多问题，其中限制锂离子电池发展的瓶颈是正负极材料的选择、隔膜与电解液的匹配性问题。隔膜是锂离子电池中必不可少的重要组成部分，一方面隔离正、负极极片以避免之间发生接触短路，另一方面是允许锂离子在电池充放电的过程中自由的穿梭以满足电能的储存和释放。锂电池隔膜优劣对锂电池性能影响很大，如电池内阻、放电容量、循环寿命以及电池安全性能的好坏。其中最为突出的是锂离子电池的安全性问题，其发生原因是隔膜被“枝晶”刺穿，造成电池局部短路，形成大面积的热失控，进而造成电池冒烟、起火甚至发生爆炸。本发明中陶瓷隔膜的优点是柔韧性强，不易发生褶皱，同时提升锂离子电池的安全性。
发明内容
本发明为提升现有锂离子电池隔膜的柔韧性和锂离子电池的安全性问题，提供了一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法，从而促进锂离子电池进一步推广与应用。
一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜，包括聚烯烃基膜，所述聚烯烃基膜的一面涂覆有一层粘结剂层，所述粘结剂层上再涂覆有一层陶瓷颗粒层；所述粘结剂层是由粘结剂LA133、分散剂和水混合而成的固含量为15±0.5wt%胶液，所述陶瓷颗粒层是三氧化二铝。
进一步方案，所述三氧化二铝的粒径为0.01-200nm。
进一步方案，所述聚烯烃基膜为聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
进一步方案，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、正丁醇、乙醇、环己醇中的至少一种。
进一步方案，所述粘结剂LA133为聚丙烯腈多元共聚物，其化学式为-[-R1-R2-CH2—CH-CN]n-。
进一步方案，所述聚烯烃基膜的厚度为0.1～50um；所述粘结剂层的厚度为0.01～20mm；所述陶瓷颗粒层的厚度为0.01～100um。
进一步方案，所述涂覆方法为微凹版凃、浸凃、刷涂、辊涂中的至少一种。
本发明的另一个发明目的是提供上述使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法，其步骤如下：
（1）将粘结剂LA133、分散剂和水按质量比为16:3:50～100进行均匀分散，得到胶液；
（2）将胶液均匀地涂覆在聚烯烃基膜表面形成粘结剂层，自然晾干；
（3）将陶瓷颗粒均匀地涂覆在粘结剂层的表面形成陶瓷颗粒层，然后真空干燥得到锂离子电池陶瓷隔膜。
进一步方案，所述干燥的温度为50～120℃、时间为1-30min。
粘结剂LA133是采用无皂乳液技术合成的，故在合成过程中因不需要添加乳化剂和增稠剂，也不存在其他杂质阳离子；通过电化学实验也证明LA133在2-8.5V电压范围内有很好的化学惰性，所以将其加入到锂离子电池隔膜中不会影响锂离子电池的性能。所以本发明加入粘结剂LA133，明显提高其与聚烯烃基膜和陶瓷颗粒层之间附着效果，也提升了陶瓷隔膜的安全性能。
本发明先将粘结剂LA133、分散剂与去离子水均匀混合后涂覆于隔膜表面，再在表面涂覆一层陶瓷颗粒，经过干燥之后即可形成表面致密、厚度均匀的陶瓷隔膜。
所以本发明制备的锂离子电池陶瓷隔膜柔韧性强、不易发生褶皱，同时还提高锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明陶瓷隔膜的结构示意图；
图2为本发明实施例2制备的陶瓷隔膜所制成的锂离子电池在常温循环250周的放电曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做详细描述，下述实施例仅用于说明本发明，但并不用于限定本发明的实施范围。
实施例1
如图1所示，一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜，包括聚烯烃基膜10，所述聚烯烃基膜10的一面涂覆有一层粘结剂层20，所述粘结剂层20上再涂覆有一层陶瓷颗粒层30。
实施例2
（1）选厚度为20um的聚乙烯与聚丙烯的三层复合基膜；
（2）按照重量比LA133：聚乙烯吡咯烷酮（PVP）：H2O=16:3:50进行混合、分散得到胶液；
（3）使用微凹版涂覆方式将胶液均匀涂覆于复合基膜表面，得到厚度为0.5mm的粘结剂层；然后置于室温下自然晾干30min；
（4）再将粒径为20nm的Al2O3颗粒用微凹版涂覆方式涂覆在粘结剂层上，涂覆厚度为4um；
（5）置于干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃、干燥时间为20min，最后得到锂离子电池陶瓷隔膜。
本实施例1制备的陶瓷隔膜所组成的锂离子电池在常温循环250周的放电曲线图如图2，电池容量保持率为96.97%。
实施例3
（1）选厚度为30um的聚乙烯与聚丙烯的三层复合基膜；
（2）按照重量比LA133：正丁醇：H2O=16:3:80进行混合、分散得到胶液；
（3）再使用浸凃方式将胶液均匀涂覆于复合基膜表面，得到厚度为1mm的粘结剂层；然后置于室温下自然晾干30min；
（4）再将粒径为30nm的Al2O3颗粒用浸凃方式涂覆在粘结剂层上，涂覆厚度为1um；
（5）置于干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃、干燥时间为20min，最后得到锂离子电池陶瓷隔膜。
实施例4
（1）选厚度为20um的聚乙烯与聚丙烯的三层复合基膜；
（2）按照重量比LA133：环己醇：H2O=16:3:100进行混合、分散得到胶液；
（3）使用辊涂方式将胶液均匀涂覆于复合基膜表面，得到厚度为5mm的粘结剂层；然后置于室温下自然晾干30min；
（4）再将粒径为100nm的Al2O3颗粒用辊涂方式涂覆在粘结剂层上，涂覆厚度为4um；
（5）置于干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃、干燥时间为20min得到锂离子电池陶瓷隔膜。
实施例5
（1）选厚度为50um的聚乙烯与聚丙烯的三层复合基膜；
（2）按照重量比LA133：环己醇：H2O=16:3:100进行混合、分散得到胶液；
（3）使用辊涂方式将胶液均匀涂覆于复合基膜表面，得到厚度为20mm的粘结剂层；然后置于室温下自然晾干50min；
（4）再将粒径为100nm的Al2O3颗粒用辊涂方式涂覆在粘结剂层上，涂覆厚度为100um；
（5）置于干燥箱中进行干燥，干燥温度为120℃、干燥时间为24h得到锂离子电池陶瓷隔膜。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：包括聚烯烃基膜，所述聚烯烃基膜的一面涂覆有一层粘结剂层，所述粘结剂层上再涂覆有一层陶瓷颗粒层；所述粘结剂层是由粘结剂LA133、分散剂和水混合而成的固含量为15±0.5wt%胶液，所述陶瓷颗粒层是三氧化二铝。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：所述三氧化二铝的粒径为0.01-200nm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：所述聚烯烃基膜为聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、正丁醇、乙醇、环己醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：所述粘结剂LA133为聚丙烯腈多元共聚物，其化学式为-[-R1-R2-CH2—CH-CN]n-。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：所述聚烯烃基膜的厚度为0.1～50um；所述粘结剂层的厚度为0.01～20mm；所述陶瓷颗粒层的厚度为0.01～100um。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池陶瓷隔膜，其特征在于：所述涂覆方法为微凹版凃、浸凃、刷涂、辊涂中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种使用粘结剂LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）将粘结剂LA133、分散剂和水按质量比为16:3:50～100进行均匀分散，得到胶液；
（2）将胶液均匀地涂覆在聚烯烃基膜表面形成粘结剂层，自然晾干；
（3）将陶瓷颗粒均匀地涂覆在粘结剂层的表面形成陶瓷颗粒层，然后干燥得到锂离子电池陶瓷隔膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为50～120℃、时间为1-30min。
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