CN108649168A - 一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷涂覆隔膜的技术领域，具体涉及一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法。其制备方法是：将空心微珠、分散剂和水充分搅拌研磨混合，然后加入粘合剂和润湿剂分散均匀，得到水性混合浆料。本发明使用空心微珠，粒径为0.5‑10μm，空心微珠堆积密度小，可减轻涂覆隔膜重量，提高锂离子电池比容量，同时空心微珠价格便宜，可降低生产成本。无机物空心微珠涂层在基膜上形成骨架结构，能够提高锂离子电池隔膜的耐热性，另外，空心微珠的中空结构为隔膜对电解液的吸液及保液能力提供通道，改善锂离子电池的电化学性能。

Description

一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷涂覆隔膜的技术领域，具体涉及一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法。
背景技术
无机氧化铝陶瓷涂覆能显著提高锂离子电池隔膜的耐热性而被广泛应用，氧化铝陶瓷涂覆隔膜能够降低锂电池隔膜在高温时的热收缩，提高锂离子电池的安全性。但氧化铝的价格呈上升趋势，增加了生产成本。
空心微珠是一种灰白色松散的无机非金属粉体材料，主要成分为二氧化硅和氧化铝，结构为中空圆形微球。其电绝缘性好、密度小、化学稳定性高、良好的阻燃性等。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种空心微珠陶瓷涂覆的制备方法。其价格较低，降低了生产成本；空心微珠堆积密度小，可减轻涂覆隔膜重量，提高锂离子电池的比容量，也在一定程度上降低了成本，同时空心微珠涂覆层也能提高隔膜的热收缩性能，改善锂离子电池的使用安全性，另外，空心微珠特殊的中空结构还能增强隔膜对电解液的吸液保液能力，有利于锂离子电池的电化学性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜制备方法，步骤如下：
将空心微珠、分散剂和去离子水充分搅拌研磨，然后加入粘合剂和润湿剂分散均匀，得到水性混合浆料；
将上述水性混合浆料涂覆于基膜层一侧或两侧形成水性涂层，再经过40-100℃烘箱，烘烤1-5min得到空心微珠陶瓷涂覆隔膜。
所述水性混合浆料包括30-80wt%的去离子水，空心微珠的占比为20-70wt%。
所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类、丙烯酸酯乳液中一种或几种，占浆料的1-20wt%。
所述分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、纤维素衍生物，占浆料的0.1-5wt%。润湿剂为聚氧乙烯烷基酰胺、脂肪醇聚氧乙醚中的至少一种，占浆料的0.01-2wt%。
所述空心微珠陶瓷涂覆隔膜，包含基膜层和陶瓷涂覆层，所述基膜层的一侧或两侧涂覆陶瓷涂层，所述陶瓷涂层是由空心微珠与粘结剂混合而成的水性涂层。
所述水性涂层的厚度为0.5-5.0μm,所述水性涂层的面密度为0.4-10g/m2。
所述空心微珠的粒径D50为0.5-10μm。
所述基膜层为PP膜、PE膜、PP与PE多层复合膜，基膜层厚度为5-16μm。
本发明的有益效果：本发明的涂覆隔膜保持了氧化铝涂覆隔膜的优点，即优良的热稳定性、绝缘性，改善锂离子电池的使用安全性。空心微珠本身成本相对比氧化铝低，降低了生产成本；空心微珠堆积密度小，比重小，可减轻涂覆隔膜重量，提高锂离子电池的比容量，同时空心微珠特殊的中空结构还能增强隔膜对电解液的吸液保液能力，有利于提高锂离子电池的电化学性能。
具体实施方式
为了更加清楚的表达此发明的技术方案，结合具体实施方式进行详细说明，此具体实施方式仅用于解释此发明，并不限定本发明。
具体实施1。
将10g聚丙烯酰胺分散剂加入200g去离子水中搅拌混合10min，向该溶液中加入80g空心微珠粉体，搅拌研磨40min，待溶液混合均匀后，加入丙烯酸酯乳液粘合剂40g，润湿剂脂肪醇聚氧乙醚4g，搅拌混合30min，得到水性混合浆料。将上述水性混合浆料涂覆于12μmPE基膜一侧，形成水性涂层，再经过50℃的烘箱，烘烤2min后得到产品，水性涂层厚度为2μm，面密度为3.4g/m2。
具体实施2。
将15g纤维素衍生物分散剂加入300g去离子水中搅拌混合10min，向该溶液中加入150g空心微珠粉体，搅拌研磨60min，待溶液混合均匀后，加入丁苯橡胶粘合剂60g，润湿剂脂肪醇聚氧乙醚5g，搅拌混合30min，得到水性混合浆料。将上述水性混合浆料涂覆于12μmPE基膜一侧，形成水性涂层，再经过60℃的烘箱，烘烤2min后得到产品，水性涂层厚度为2μm，面密度为3.6g/m2。
具体实施3。
将10g脂肪酸聚乙二醇酯分散剂加入200g去离子水中搅拌混合10min，向该溶液中加入100g空心微珠粉体，搅拌研磨60min，待溶液混合均匀后，加入丙烯腈类粘合剂40g，润湿剂聚氧乙烯烷基酰胺6g，搅拌混合30min，得到水性混合浆料。将上述水性混合浆料涂覆于12μmPE基膜一侧，形成水性涂层，再经过70℃的烘箱，烘烤2min后得到产品，水性涂层厚度为3μm，面密度为4.8g/m2。
对比实施。
将12g聚丙烯酰胺分散剂加入200g去离子水中搅拌混合10min，向该溶液中加入80g氧化铝粉体，搅拌研磨40min，待溶液混合均匀后，加入丙烯酸酯乳液粘合剂45g，润湿剂脂肪醇聚氧乙醚4g，搅拌混合30min，得到水性混合浆料。将上述水性混合浆料涂覆于12μmPE基膜一侧，形成水性涂层，再经过60℃的烘箱，烘烤2min后得到产品，水性涂层厚度为2μm，面密度为3.7g/m2。
将具体实施1-3与对比实施进行热收缩性能测试，测试结果如：
由表一可知，实施3由于面密度较大，热收缩性能优于其他，实施1和2与对比例的热收缩性能差不多，说明空心微珠涂覆与氧化铝涂覆对隔膜热稳定性的影响相同。
将具体实施1-3与对比实施进行电解液吸液率及保液率（吸液后静置1h后）测试，测试结果如下表二：
项目 实施1 实施2 实施3 对比
吸液率 128% 135% 143% 110%
保液率 105% 108% 113% 96%
由表二可知，具体实施1-3都有较好的吸液率和保液率，且均高于对比例，说明空心微珠的中空结构为隔膜对电解液的吸附提供了通道，如此便为电池的离子导通率提供了保证。
对于本领域技术人员而言，本发明显然不限定于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明基本特征的情况下，能够以其他形式实现本发明。因此，本发明的范围由权利要求而不是上述说明限定。

Claims (8)

1.一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜制备方法，其特征在于：步骤如下：
A.将空心微珠、分散剂和去离子水充分搅拌研磨，然后加入粘合剂和润湿剂分散均匀，得到水性混合浆料；
B.将上述水性混合浆料涂覆于基膜层一侧或两侧形成水性涂层，再经过40-100℃烘箱，烘烤1-5min得到空心微珠陶瓷涂覆隔膜。
2.根据权利要求1所述的空心微珠陶瓷涂覆隔膜制备方法，其特征在于：所述水性混合浆料包括30-80wt%的去离子水，空心微珠的占比为20-70wt%。
3.根据权利要求1所述的空心微珠陶瓷涂覆隔膜制备方法，其特征在于：所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类、丙烯酸酯乳液中一种或几种，占浆料的1-20wt%。
4.根据权利要求1所述的空心微珠陶瓷涂覆隔膜制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、纤维素衍生物，占浆料的0.1-5wt%；润湿剂为聚氧乙烯烷基酰胺、脂肪醇聚氧乙醚中的至少一种，占浆料的0.01-2wt%。
5.利用权利要求1所述的一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜制备方法制得的空心微珠陶瓷涂覆隔膜，其特征在于：包含基膜层和陶瓷涂覆层，所述基膜层的一侧或两侧涂覆陶瓷涂层，所述陶瓷涂层是由空心微珠与粘结剂混合而成的水性涂层。
6.根据权利要求5所述的空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：所述水性涂层的厚度为0.5-5.0μm,所述水性涂层的面密度为0.4-10g/m2。
7.根据权利要求5所述的空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：所述空心微珠的粒径D50为0.5-10μm。
8.根据权利要求5所述的空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：其基膜层为PP膜、PE膜、PP与PE多层复合膜，基膜层厚度为5-16μm。
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