CN111244368A - 一种结合性好的陶瓷隔膜及其制备方法以及包含该陶瓷隔膜的锂离子电池 - Google Patents

一种结合性好的陶瓷隔膜及其制备方法以及包含该陶瓷隔膜的锂离子电池 Download PDF

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CN111244368A CN202010232567.7A CN202010232567A CN111244368A CN 111244368 A CN111244368 A CN 111244368A CN 202010232567 A CN202010232567 A CN 202010232567A CN 111244368 A CN111244368 A CN 111244368A
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Abstract

本发明公开了一种陶瓷隔膜，在隔膜基材上涂覆有第一水性浆料涂层，所述第一水性浆料涂层表面涂覆有第二水性浆料涂层。所述第二水性浆料涂层厚度大于所述第一水性浆料涂层，所述一水性浆料涂层致密性大于所述第二水性浆料涂层；本发明同时公开了包含该陶瓷隔膜的锂离子电池。本发明的陶瓷隔膜具有粘结性强、干燥效果好电化学性能优异的特点。

Description

一种结合性好的陶瓷隔膜及其制备方法以及包含该陶瓷隔膜 的锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是一种结合性好的陶瓷隔膜节制备方法以及包含该陶瓷隔膜的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长等优点而被作为储能材料广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电子存储系统等领域。
锂离子电池体系中隔膜作为重要的组成部分，在锂电池电化学性能、安全性上起着重要作用。
然而随着锂离子电池能量密度不断提高，电池电压不断提升，传统聚烯烃隔膜，在耐高压、耐高温上无法满足现有高电压、高安全锂离子电池的要求，而经过陶瓷处理后的无机涂层聚烯烃隔膜，无论抗氧化性、耐高温性、安全性上都有大大提升，已成为目前锂离子电池技术的主流。
针对于此，中国发明专利申请CN109802077A公开了一种低含水率陶瓷隔膜的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液；（2）、水性浆料的制备：在步骤（1）制得水溶液中加入三氧化二铝陶瓷粉、胶液、表面活性剂配制成水性浆料；（3）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的水性浆料涂布在隔膜上，干燥，即可得到低含水率陶瓷隔膜。该发明保障陶瓷隔膜在锂电池制作使用过程中处于较低含水率状态，降低烘烤成本，保障锂离子电池的电性能和安全性能。
但是，在该陶瓷隔膜中，其胶液主要采用LA133或者环氧树脂之类的胶粘剂，在实际使用中存在以下问题：1.粘结强度低，制备的陶瓷隔膜使用过程中掉粉，大量添加时陶瓷隔膜耐热性下降以及电池内阻增加，不利于电池的循环倍率性能；2.制备的陶瓷浆料粘度大，固含量只能做到25％，陶瓷隔膜干燥能耗成本高，生产效率低。
发明内容
本发明的最主要目的在于提供了一种结合性好的陶瓷隔膜及其制备方法，具有粘结性强、干燥效果好电化学性能优异的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明结合性好的陶瓷隔膜的是通过以下方法制备的：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
进一步地，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为0.1～2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1～3μm，第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径大于第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径。通过设置陶瓷粉末的粒度梯度，在第一水性浆料涂层和第二水性浆料涂层之间形成一定的空隙梯度，方便水分在干燥过程中的挥发，加快干燥过程，提升干燥效果，避免过多的水分对于锂离子电池安全性造成的影响。
进一步地，步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为0.5～10μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为3～20μm，第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度小于第二水性浆料涂覆在隔膜的厚度。通过设置第二水性浆料涂层比第一水性浆料涂层厚，充分发挥第二水性浆料涂层吸液能力强的优势，通过设置第一水性浆料涂层比第二水性浆料涂层薄，既保证了电解液的紧锁能力避免干涸，又避免过厚对于隔膜吸液能力的影响、
进一步地，陶瓷粉末为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡的一种或几种，可以根据实际需要灵活选择，忙不不同安全性能的需求。
进一步地，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇中的一种或几种。硅烷偶联剂在本发明中除了具有表面活性剂的作用外，硅烷偶联剂在干燥过程中会逐渐形成二氧化硅颗粒，填充在第一水性浆料和第二水性浆料中，具有在第一水性浆料涂层和第二水性浆料涂层之间形成梯度间隙的作用，既提升吸液能力，又有效保障间隙梯度加快干燥效果。
进一步地，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4：0.5：0.01:0.2。
进一步地，步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4： 0.01:0.2。
进一步地，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s。
本发明的另外一个方面，在于保护上述结合性好的陶瓷隔膜的制备方法所得的陶瓷隔膜。
一种结合性好的陶瓷隔膜，包括隔膜基材，在隔膜基材上涂覆有第一水性浆料涂层，第一水性浆料涂层表面涂覆有第二水性浆料涂层。第二水性浆料涂层厚度大于第一水性浆料涂层，一水性浆料涂层致密性大于第二水性浆料涂层。
进一步地，第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为0.5～10μm，第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为3～20μm。
进一步地，隔膜基材为PP隔膜、PE隔膜或三层复合隔膜。
进一步地，隔膜为湿法隔膜或干法隔膜。
本发明的保护方案还包括包含上述陶瓷隔膜的锂离子电池，包括正极片、负极片和隔膜，隔膜为上述的陶瓷隔膜，陶瓷隔膜设置在正极片和负极片之间使正极片与负极片彼此绝缘。
进一步地，锂离子电池为圆柱锂离子电池、叠片锂离子电池。
进一步地，锂离子电池为磷酸铁锂锂离子电池、钴酸锂锂离子电池、锰酸锂锂离子电池或三元材料锂离子电池。
本发明结合性好的陶瓷隔膜及其制备方法具有如下有益的技术效果：
第一、粘合性强，在第一水性浆料中，加入水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液作为粘结剂，以硅烷偶联剂作为表面活性剂，以间羧基苯磺酸钠作为润湿剂，同时加入石墨烯，硅烷偶联剂发挥交联作用实现聚氨酯乳液和丙烯酸单体的交联，石墨烯具有高比表面积的作用，降低水性浆料与隔膜基材的聚合能，降低附着难度；间羧基苯磺酸钠的有机基团和聚氨酯乳液、丙烯酸单体相似相容，磺酸基作为无机酸，既与水具有较好的相容性，提升润湿性，又同时与石墨烯形成氢键结合作用，降低接触角，提升第一水性浆料在隔膜基材的附着力；
第二、干燥速度快，在水性涂料的涂覆过程中，采用分次涂覆结合的方式，形成分层次涂覆，第一水性浆料中加入有石墨烯，充分利用其比表面积大的有效保证了水性浆料与隔膜基材粘结的前提下涂覆没有添加石墨烯的第二水性浆料，第二水性浆料相对于没有加入石墨烯的第一水性浆料而言，其分散均匀性更好，在第一水性浆料涂层和第二水性浆料涂层形成干燥梯度，加速干燥进程，提升干燥效果；
第三、电化学性能好，第一水性浆料和第二水性浆料的设置，第二水性浆料涂层相对第一水性浆料涂层分散性更好表面的空隙有效保证了电解液的渗入，第一水性浆料涂层相对于第二水性浆料涂层更为致密和结合能力更强，更好地限制了电解液渗入后的流失，避免隔膜表面电解液的干涸，保证了锂离子电池具有优异的电化学性能。
附图说明
附图1为本发明结合性好的陶瓷隔膜的结构示意图；
附图2为本发明包含陶瓷隔膜的叠片状锂离子电池结构示意图；
附图3为本发明包含陶瓷隔膜的圆柱状锂离子电池结构示意图；
附图标记包括：100、陶瓷隔膜，101、隔膜基材，102、第一水性浆料涂层，103、第二水性浆料涂层；200、正极片；300、负极片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及对本发明产品作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明公开了一种结合性好的陶瓷隔膜，包括隔膜基材101，在隔膜基材上涂覆有第一水性浆料涂层102，第一水性浆料涂层102表面涂覆有第二水性浆料涂层103。第二水性浆料涂层103厚度大于第一水性浆料涂层102，第一水性浆料涂层102致密性大于第二水性浆料涂层103。
进一步地，第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为0.5～10μm，第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为3～20μm。
进一步地，隔膜基材为PP隔膜、PE隔膜或三层复合隔膜。
进一步地，隔膜为湿法隔膜或干法隔膜。
如图2、图3所示，本发明的另一方面在于保护一种锂离子电池，包括正极片200、负极片300和隔膜，隔膜为上述的陶瓷隔膜100，陶瓷隔膜100设置在正极片200和负极片300之间使正极片200与负极片300彼此绝缘。
进一步地，锂离子电池为圆柱锂离子电池、叠片锂离子电池。
进一步地，锂离子电池为磷酸铁锂锂离子电池、钴酸锂锂离子电池、锰酸锂锂离子电池或三元材料锂离子电池。
本发明结合性好的陶瓷隔膜的是通过以下方法制备的：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
进一步地，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为0.1～2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1～3μm，第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径大于第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径。
进一步地，步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为0.5～10μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为3～20μm，第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度小于第二水性浆料涂覆在隔膜的厚度。
进一步地，陶瓷粉末为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡的一种或几种。
进一步地，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇中的一种或几种。
进一步地，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4：0.5：0.01:0.2。
进一步地，步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4： 0.01:0.2。
进一步地，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s。
实施例1
本发明结合性好的陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
在本实施例中，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为3μm。步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为3μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为8μm。
在本实施例中，陶瓷粉末为氧化铝。硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
在本实施例中，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为1： 95.25：4：0.5：0.01:0.2。步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为1：95.25：4： 0.01:0.2。
在本实施例中，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s，在实际中，只要测试值在该范围即可，不作严格控制。
实施例2
本发明结合性好的陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
在本实施例中，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1.2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为2μm。步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为1μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为5μm。
在本实施例中，陶瓷粉末为氧化铝、二氧化硅。硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
在本实施例中，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.5： 94.8：4：0.5：0.01:0.2。步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.5：（94.8：4： 0.01:0.2。
在本实施例中，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s，在实际中，只要测试值在该范围即可，不作严格控制。
实施例3
本发明结合性好的陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
在本实施例中，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为0.3μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1.2μm。步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为5μm。
在本实施例中，陶瓷粉末为氧化铝和氧化钡。硅烷偶联剂为3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇。
在本实施例中，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.05： 95.75：4：0.5：0.01:0.2。步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.05： 95.75：4： 0.01:0.2。
在本实施例中，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s，在实际中，只要测试值在该范围即可，不作严格控制。
实施例4
本发明结合性好的陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
在本实施例中，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1.5μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为2.5μm。步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为10μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为20μm
在本实施例中，陶瓷粉末为氧化铝、二氧化锆、氧化镁。硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇。
在本实施例中，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.2：95：4：0.5：0.01:0.2。步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.2：95：4： 0.01:0.2。
在本实施例中，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s，在实际中，只要测试值在该范围即可，不作严格控制。
实施例5
本发明结合性好的陶瓷隔膜的制备方法包括以下步骤：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
在本实施例中，步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为2.3μm。步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为8μm。
在本实施例中，陶瓷粉末为氧化铝、二氧化硅。硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
在本实施例中，步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.4：95.2：4：0.5：0.01:0.2。步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为0.4：95.2：4： 0.01:0.2。
在本实施例中，步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s，在实际中，只要测试值在该范围即可，不作严格控制。
对比例1
对比例1与实施例1的唯一区别在于：其采用中国发明专利申请CN109802077A的配比和方法涂覆在隔膜上。
为了评估本发明的技术效果，将实施例1～5和对比例1制备的陶瓷浆料涂覆在16μm的聚烯烃隔膜（空白例）上，涂层厚度控制在4.0±0.5μm，然后进行性能测试，具体结果如表1所示：
表1 性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
同时，分别对1C充放循环500周后的实施例1和对比例1的电芯，发现实施例1上的陶瓷粉末依然紧密粘附在隔膜上，而对比例1的陶瓷粉末存在明显的脱落现象。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、水溶液制备：将增稠剂、去离子水配制成4%水溶液，所得水溶液分2组备用；
（2）、第一水性浆料的制备：在步骤（1）制得的其中一组水溶液中加入陶瓷粉末、石墨烯、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂配制成第一水性浆料；
（3）、第二水性浆料的制备：在步骤（1）制得的另一组水溶液中加入陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、间羧基苯磺酸钠、，硅烷偶联剂配制成第二水性浆料；
（4）、陶瓷隔膜的制备：以常规隔膜作为基体，把步骤（2）所得的第一水性浆料涂布在隔膜上形成第一水性浆料涂层，干燥后再在第一水性浆料涂层涂覆第二水性浆料形成第二水性浆料涂层，即可得到结合性好的陶瓷隔膜。
2.根据权利要求1所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所得的第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为0.1～2μm，步骤（3）所得的第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径为1～3μm，第一水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径大于第二水性浆料中陶瓷粉末的平均粒径。
3.根据权利要求2所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所得的第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度为0.5～10μm，步骤（3）所得的第二水性浆料涂覆在第一水性浆料涂层的厚度为3～20μm，第一水性浆料涂覆在隔膜的厚度小于第二水性浆料涂覆在隔膜的厚度。
4.根据权利要求3所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：陶瓷粉末为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌和氧化钡的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙硫醇中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4：0.5：0.01:0.2。
7. 根据权利要求6所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的增稠剂、陶瓷粉末、水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液、石墨烯、间羧基苯磺酸钠、硅烷偶联剂的质量配比为（0.05～1）：（94.8～95.75）：4： 0.01:0.2。
8.根据权利要求7所述的结合性好的陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）所得的第二水性浆料固含量均为30～55wt%，粘度为10～150Mpa•s。
9.一种权利1至8任一项权利要求所述结合性好的陶瓷隔膜的制备方法所得的陶瓷隔膜。
10.一种使用权利1至8任一项权利要求所述结合性好的陶瓷隔膜的制备方法所得陶瓷隔膜的锂离子电池。
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Cited By (4)

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