CN105957994A

CN105957994A - 吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法

Info

Publication number: CN105957994A
Application number: CN201610283368.2A
Authority: CN
Inventors: 杨浩田; 王晓明; 韦程; 王志彬
Original assignee: Ningde Zhuogao New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Ningde Zhuogao New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明提供一种吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，包括以下步骤：1)对陶瓷粉料进行表面修饰：将陶瓷粉料混合到偶联剂的有机溶剂中，在40～80℃时，反应2～8小时，使陶瓷粉料表面交联上疏水官能团，然后进行真空干燥，得到固体物质；2)将步骤1)制得的固体物质制备成水性浆料，所述水性浆料包括10～50％质量百分比的固体物质、1～20％质量百分比的粘结剂和50～80％质量百分比的去离子水；3)将步骤2)制备的水性浆料涂布在锂离子电池隔膜表面，经过烘烤工艺去除水分得到产品。有益效果为：降低陶瓷隔膜表面的吸水性能，保证陶瓷隔膜在生产、运输、使用的过程中不吸附水分、杂质，保证锂电池的电性能和安全性能。

Description

吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜制备技术，特别涉及一种吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法。

背景技术

锂离子二次电池在动力汽车及数码类产品有着广泛应用，并逐步取代铅酸、镍铬类电池成为最重要的化学电池。隔膜作为锂电池的重要部分，主要起着隔绝锂电池正极和负极，防止电子导通，同时保证锂离子能够顺畅通过的作用。

传统锂离子电池隔膜主要聚乙烯或聚丙烯树脂经湿法或干法制孔工艺贮备而成，如日本东丽的湿法PE隔膜，宇部化学的PP干法隔膜，美国Celgard公司的PP/PE/PP三层共挤隔膜。该隔膜具有成本低、已量产等优势，但存在耐高温差、电解液浸润性差的缺点，陶瓷隔膜产品随之引入，如ZL200410003674.3将陶瓷涂覆在上述聚乙烯或聚丙烯隔膜表面，改善隔膜的耐高温性和电解液浸润性差的缺点。

但是，常规陶瓷隔膜一般使用亚微米的三氧化二铝颗粒，比表面积在4-8m2/g，如果在隔膜涂覆或电池生产中环境湿度或粉尘控制不到位，极易吸附水分和粉尘杂质，严重影响锂电池的电性能和安全性能。

发明内容

本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其能降低陶瓷隔膜表面的吸水性能，保证陶瓷隔膜在生产、运输、使用的过程中不吸附水分、杂质，保证锂电池的电性能和安全性能。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，包括以下步骤：

1)对陶瓷粉料进行表面修饰：将陶瓷粉料混合到偶联剂的有机溶剂中，在40～80℃时，反应2～8小时，使陶瓷粉料表面交联上疏水官能团，然后进行真空干燥，得到固体物质；

2)将步骤1)制得的固体物质制备成水性浆料，所述水性浆料包括10～50％质量百分比的固体物质、1～20％质量百分比的粘结剂和50～80％质量百分比的去离子水；

3)将步骤2)制备的水性浆料涂布在锂离子电池隔膜表面，经过烘烤工艺去除水分得到产品。

作为一种优选方案，在进行步骤1)前对陶瓷粉料烘烤5～8h，烘烤温度为600～800℃。

作为一种优选方案，步骤3)中，水性浆料的涂布方式可选用但不限于：网纹辊涂布、Slot-die涂布机涂布或喷涂中的一种。

作为一种优选方案，步骤3)中，烘烤时，温度设定为30～90℃，烘烤时间为1～3min。

作为一种优选方案，所述水性浆料还包括0.1～5％质量百分比的增稠剂，所述增稠剂选自：CMC或松油醇。

作为一种优选方案，所述陶瓷粉料选自：三氧化二铝、氢氧化镁、氧化镁、硫酸钡、二氧化硅或二氧化钛中的至少一种。

作为一种优选方案，所述偶联剂选自但不限于：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

作为一种优选方案，所述有机溶剂选自但不限于：甲醇、乙醇、四氢呋喃、环己烷或石油醚中的一种或多种，所述有机溶剂在使用前使用分子筛进行除水处理。

作为一种优选方案，所述粘结剂选自：PVDF、PVA、PVAC或PMMA中的至少一种。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和优势，具体而言，通过将陶瓷粉料混合到偶联剂的有机溶剂中在一定条件下反应，使陶瓷粉料表面交联上疏水官能团，然后干燥得到固体物质，将固体物质制备成水性浆料，然后涂布在隔膜表面，经烘烤得到陶瓷隔膜，由此可知该工艺制备出来的陶瓷隔膜吸水性能低，该陶瓷隔膜在生产、运输、使用的过程中不吸附水分、杂质，从而保证了锂电池的电性能和安全性能。

为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合具体实施例来对本发明作进一步详细说明：

具体实施方式

实施例1：

将500g三氧化二铝亚微末粉体在600℃烘烤6h，加入到1L的四氢呋喃溶剂中，添加50g铝酸酯偶联剂，在60℃反应4h，过滤后获得固体，将该固体在真空烘箱中40℃加热12h。将上述固体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4g聚丙烯酸粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用喷涂方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

实施例2：

将500g二氧化钛亚微米粉末在600℃烘烤6h，加入到1L环己烷溶剂中，添加50g钛酸酯偶联剂，在50℃反应2h，过滤获得固体，将该固体在真空烘箱中40℃加热12h。将上述固体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4gPVA粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用喷涂方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

实施例3：

将500g氢氧化镁亚微米粉末在600℃烘烤4h处理，加入到1L环己烷溶剂中，添加50g钛酸酯偶联剂，在50℃反应2h，过滤获得固体，将该固体在真空烘箱中40℃加热12h。将上述固体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4gPMMA粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用网纹辊方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

实施例4：

将500g二氧化硅亚微米粉末在600℃烘烤4h处理，加入到1L石油醚溶剂中，添加50g硅氧烷偶联剂，在50℃反应2h，过滤获得固体，将该固体在真空烘箱中40℃加热12h。将上述固体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4gPMMA粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用网纹辊方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

实施例5：

将500g硫酸钡亚微米粉末在600℃烘烤4h处理，加入到1L石油醚溶剂中，添加50g硅氧烷偶联剂，在50℃反应2h，过滤获得固体，将该固体在真空烘箱中40℃加热12h。将上述固体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4gPMMA粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用SLOT-DIE方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

实施例6

将500g硫酸钡亚微米粉末在600℃烘烤4h处理，加入到1L石油醚溶剂中，添加50g硅氧烷偶联剂，在50℃反应2h，过滤获得固体，将该固体在真空烘箱中40℃加热12h。将上述固体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4gPMMA粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用喷涂方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

对比例：

将三氧化二铝亚微末粉体100g加入500g去离子水中搅拌，加入4g聚丙烯酸粉体，0.5gCMC粉体搅拌12h，获得水性浆料。将以上获得水性浆料使用喷涂方式涂覆在12umPE隔膜一面，45℃烘烤3min获得总厚16um陶瓷隔膜。

测试步骤：

使用卡尔费休测定仪在150℃时分别测试前述实施例中获得的固体以及对比例中三氧化二铝亚微末粉体的水分含量，数据见表一。

使用卡尔费休测定仪在150℃时分别测试前述实施例以及对比例中获得的隔膜水分含量、涂覆前后Gurley值和在130℃烘烤1h后的热收缩性能，数据见表二。

测试结果：

表一：

		水分(ppm)
			1	实施例1	600
2	实施例2	476
			3	实施例3	523
4	实施例4	240
			5	实施例5	550
6	对比例	3000

从上述表格中可以看出，经表面修饰后，陶瓷粉料水分降低明显。

表二：

从上述表中可以看出，使用经表面修饰后的陶瓷粉料的陶瓷隔膜，水分含量显著降低，透气性能和热收缩性能没有显著变化。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于:在进行步骤1)前对陶瓷粉料烘烤5～8h，烘烤温度为600～800℃。

3.根据权利要求1所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：步骤3)中，水性浆料的涂布方式可选用但不限于：网纹辊涂布、Slot-die涂布机涂布或喷涂中的一种。

4.根据权利要求3所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：步骤3)中，烘烤时，温度设定为30～90℃，烘烤时间为1～3min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：所述水性浆料还包括0.1～5％质量百分比的增稠剂，所述增稠剂选自：CMC或松油醇。

6.根据权利要求1-4任一项所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：所述陶瓷粉料选自：三氧化二铝、氢氧化镁、氧化镁、硫酸钡、二氧化硅或二氧化钛中的至少一种。

7.根据权利要求1-4任一项所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：所述偶联剂选自但不限于：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1-4任一项所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：所述有机溶剂选自但不限于：甲醇、乙醇、四氢呋喃、环己烷或石油醚中的一种或多种，所述有机溶剂在使用前使用分子筛进行除水处理。

9.根据权利要求1-4任一项所述的吸水性能低的陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于：所述粘结剂选自：PVDF、PVA、PVAC或PMMA中的至少一种。