CN108390001B - 一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括如下步骤：（1）将三氧化二铝粉末、去离子水、聚丙烯酸铵盐和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌后，球磨至目标粒径，制备得到CY‑242原液；（2）将CY‑242原液、聚醚改性有机硅聚合物、水性丙烯酸乳液A、水性丙烯酸乳液B及羧甲基纤维素钠水溶液，混合搅拌后，研磨至目标粒径，然后根据固含量及粘度的要求加入一定量去离子水和羧甲基纤维素钠水溶液，制备得到低水分陶瓷浆料；（3）将制备得到的低水分陶瓷浆料涂布，烘干得到低水分陶瓷涂覆隔膜。本发明提供的制备方法简单，制备的锂离子电池隔膜用陶瓷浆料体系水分含量低（350ppm左右）。

Description

一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，自放电率小，无记忆效应和绿色环保等优势，广泛应用于便携式电子设备，电动工具，电动车辆及储能等方面。
隔膜是锂离子电池中关键的内层组件。电池的容量，循环性能和充放电电流密度，耐高温及高强度，安全保障等关键性能都与隔膜有直接的关系。
随着三元电池的推广以及磷酸铁锂电池能量密度的提升需求，陶瓷隔膜代替普通隔膜是未来高能量和高功率的大电池的必然选择，也是市场和科技的综合需要，掌握陶瓷浆料制备技术、隔膜涂覆技术对于提升自主研发锂离子电池的整体竞争力、对完善产业链结构具有重要的作用。
目前市场上用的陶瓷隔膜是氧化铝附着在基膜上，用以增强基膜的耐高温性能。但目前锂离子电池隔膜用陶瓷浆料存在的浆料体系水分含量高问题，隔膜水分含量偏高，会使电池产生气体，电池内部压力增大，使电池容量下降，放电效果差，影响电池性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，主要是通过改变配方中的相关组分及加工工艺，使材料水分含量更低、更易脱水。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）CY-242原液制备：将三氧化二铝粉末、去离子水、聚丙烯酸铵盐和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌后，在球磨机中球磨至目标粒径 D90:1.6~2.0，制备得到CY-242原液；
（2）低水分陶瓷浆料制备：将CY-242原液、聚丙烯酸铵盐、聚醚改性有机硅聚合物、水性丙烯酸乳液A、水性丙烯酸乳液B及羧甲基纤维素钠水溶液，混合搅拌后，在转速为800rpm的条件下研磨至目标粒径D90:1.6~2.0，然后根据固含量30-50%及粘度60-120Mpa·s的要求加入一定量去离子水和羧甲基纤维素钠水溶液，制备得到低水分陶瓷浆料；
所述水性丙烯酸乳液A和水性丙烯酸乳液B为纯丙乳液、苯丙乳液中的一种或几种，其中水性丙烯酸乳液A玻璃化温度为TG=-10℃，水性丙烯酸乳液B玻璃化温度为TG=5℃；
（3）涂布：将制备得到的低水分陶瓷浆料涂布于厚度为12um的PE隔膜上，在温度为40-80℃的烘箱内烘干后得到低水分陶瓷涂覆隔膜，所述陶瓷涂层厚度为4um，涂布速度为10-80m/min。
进一步，所述步骤（1）中三氧化二铝粉末、去离子水、聚丙烯酸铵盐与羧甲基纤维素钠水溶液的质量比为36：44：（0.05-0.5）：（0.4-5）。
进一步，所述步骤（2）中聚醚改性有机硅聚合物为聚醚改性二甲基硅氧烷、聚醚改性丙烯酸官能团聚二甲基硅氧烷、聚醚改性乙氧基化二甲基硅氧烷中的一种或几种。
进一步，所述步骤（2）中CY-242原液、聚丙烯酸铵盐、聚醚改性有机硅聚合物、水性丙烯酸乳液A、水性丙烯酸乳液B与羧甲基纤维素钠水溶液的质量比为（60-80）:（0.2-2）:（0.2-2）:（2-5）：（2-5）：（1-5）。
进一步，所述步骤（2）中水性丙烯酸乳液A和水性丙烯酸乳液B均为苯丙乳液。
进一步，所述羧甲基纤维素钠水溶液质量浓度为1.5%。
本发明的有益效果在于：本发明提供的制备方法简单，制备的锂离子电池隔膜用陶瓷浆料体系水分含量低（350ppm左右）。
附图说明
图1为实施例1陶瓷涂覆隔膜的放大1000倍、5000倍、10000倍、20000倍的图片。
图2为比较例1陶瓷涂覆隔膜的放大1000倍、5000倍、10000倍、20000倍的图片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）CY-242制备：将36kg三氧化二铝粉末、44kg去离子水、0.25kg聚丙烯酸铵盐、0.4kg羧甲基纤维素钠水溶液(1.5%)混合搅拌后，在球磨机中球磨至目标粒径（D90:1.8），制备得到CY-242原液；
（2）低水分陶瓷浆料制备：将60kgCY-242原液、0.2kg聚丙烯酸铵盐、0.2kg聚醚改性二甲基硅氧烷、3kg苯丙乳液A（玻璃化温度TG=-10℃）、3kg苯丙乳液B（玻璃化温度TG=5℃）、1kg羧甲基纤维素钠水溶液(1.5%)混合搅拌后，在转速为800rpm的条件下研磨至目标粒径（D90:1.6），然后根据固含量(45%)及粘度(80Mpa·s)要求加入4kg去离子水和0.2kg羧甲基纤维素钠(1.5%)，制备得到低水分陶瓷浆料；
(3)涂布：将制备得到的低水分陶瓷浆料涂布于厚度为12um的PE隔膜上，在温度为55℃的烘箱内烘干后得到低水分陶瓷涂覆隔膜，陶瓷涂层厚度为4um涂布速度为20m/min。
实施例2
一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）CY-242制备：将36kg三氧化二铝粉末、44kg去离子水、0.5kg聚丙烯酸铵盐、5kg羧甲基纤维素钠水溶液(1.5%)混合搅拌后，在球磨机中球磨至目标粒径（D90:1.6），制备得到CY-242原液；
（2）低水分陶瓷浆料制备：将80kgCY-242原液、2kg聚丙烯酸铵盐、2kg聚醚改性二甲基硅氧烷、5kg苯丙乳液A（玻璃化温度TG=-10℃）、5kg苯丙乳液B（玻璃化温度TG=5℃）、3kg羧甲基纤维素钠水溶液(1.5%)混合搅拌后，在转速为800rpm的条件下研磨至目标粒径（D90:1.6），然后根据固含量(45%)及粘度(80Mpa·s)要求加入3kg去离子水和0.5kg羧甲基纤维素钠(1.5%)，制备得到低水分陶瓷浆料；
(3)涂布：将制备得到的低水分陶瓷浆料涂布于厚度为12um的PE隔膜上，在温度为65℃的烘箱内烘干后得到低水分陶瓷涂覆隔膜，陶瓷涂层厚度为4um涂布速度为10m/min。
比较例1
（1）陶瓷浆料制备：将36kg三氧化二铝粉末、44kg去离子水、1kg聚丙烯酸铵盐、0.5kg聚醚改性二甲基硅氧烷、4.5kg苯丙乳液A（玻璃化温度TG=-10℃）、4kg苯丙乳液B（玻璃化温度TG=5℃）、3kg羧甲基纤维素钠水溶液(1.5%)（混合搅拌后，在转速为800rpm的条件下研磨至目标粒径（D90:1.6），然后根据固含量(45%)及粘度(80Mpa·s)要求加入3.0kg去离子水和0.2kg羧甲基纤维素钠(1.5%)，制备得到陶瓷浆料；
（2）涂布：将制备得到的陶瓷浆料涂布于厚度为12um的PE隔膜上，在温度为55℃的烘箱内烘干后得到低水分陶瓷涂覆隔膜，陶瓷涂层厚度为4um，涂布速度为20m/min。
表1 实施例1、实施例2和比较例1的陶瓷涂覆隔膜检测结果
Figure 871472DEST_PATH_IMAGE002
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）CY-242原液制备：将三氧化二铝粉末、去离子水、聚丙烯酸铵盐和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌后，在球磨机中球磨至目标粒径 D90:1.6~2.0，制备得到CY-242原液；
（2）低水分陶瓷浆料制备：将CY-242原液、聚丙烯酸铵盐、聚醚改性有机硅聚合物、水性丙烯酸乳液A、水性丙烯酸乳液B及羧甲基纤维素钠水溶液，混合搅拌后，在转速为800rpm的条件下研磨至目标粒径D90:1.6~2.0，然后根据固含量30-50%及粘度60-120Mpa·s的要求加入一定量去离子水和羧甲基纤维素钠水溶液，制备得到低水分陶瓷浆料；
所述水性丙烯酸乳液A和水性丙烯酸乳液B为纯丙乳液、苯丙乳液中的一种或几种，其中水性丙烯酸乳液A玻璃化温度为TG=-10℃，水性丙烯酸乳液B玻璃化温度为TG=5℃；
（3）涂布：将制备得到的低水分陶瓷浆料涂布于厚度为12um的PE隔膜上，在温度为40-80℃的烘箱内烘干后得到低水分陶瓷涂覆隔膜，陶瓷涂层厚度为4um，涂布速度为10-80m/min。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中三氧化二铝粉末、去离子水、聚丙烯酸铵盐与羧甲基纤维素钠水溶液的质量比为36：44：（0.05-0.5）：（0.4-5）。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中聚醚改性有机硅聚合物为聚醚改性二甲基硅氧烷、聚醚改性丙烯酸官能团聚二甲基硅氧烷、聚醚改性乙氧基化二甲基硅氧烷中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中CY-242原液、聚丙烯酸铵盐、聚醚改性有机硅聚合物、水性丙烯酸乳液A、水性丙烯酸乳液B与羧甲基纤维素钠水溶液的质量比为（60-80）:（0.2-2）:（0.2-2）:（2-5）：（2-5）：（1-5）。
5.根据权利要求3所述的锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中水性丙烯酸乳液A和水性丙烯酸乳液B均为苯丙乳液。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池用低水分陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠水溶液质量浓度为1.5%。
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