CN111584799B - 一种锂电池涂覆隔膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，包括以下加工步骤：步骤S110、制备复合粉体，将有机高分子聚合物粉体与无机粉体按照一定比例混合碾磨到D90＜2μm，形成复合粉体；步骤S120、制备隔膜涂覆浆料，将步骤S110中制备的复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀，得到隔膜涂覆浆料；步骤S130、将步骤S120中得到的隔膜涂覆浆料涂覆在市售的锂电池聚乙烯基膜或聚丙烯基膜上，烘干，即得成品。有益效果在于：通过该方法生产出的锂电池涂覆薄膜重量轻、吸水性低且耐热性好，使用效果好，且可降低运输成本；较现有的有机高分子锂电池涂覆隔膜降低了生产成本，可对锂电池生产成本的控制产生积极影响。

Description

一种锂电池涂覆隔膜的制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池生产技术领域，具体涉及一种锂电池涂覆隔膜的制备方法。

背景技术

目前，锂电池在日常生活与前沿科技领域中均有广泛应用。随着市场对锂电池需求的日益增长，如何保证电池的安全性和持久的有效性已成为各大锂电池制造商及其上游供应商亟待解决的难题。锂电池的主要组成部件包括外壳、电解液、正负极和隔膜等，其中，提高隔膜的耐热性能够很好的提高电池的安全性能。现有技术中，提高隔膜耐热性的方法主要是在市售的锂电池聚乙烯或聚丙烯基膜上涂覆无机陶瓷粉体，该方法虽然能够提高隔膜的耐热性，但是由于陶瓷粉体容易吸水，因而容易使锂电池的电化学性能受到影响。

现今，用于制备陶瓷隔膜浆料的无机粉体主要以金属氧化物、氢氧化物或硅酸盐为主，其中最具代表性的是氧化铝粉末和勃姆石(水合氧化铝)粉末。这一类材料有着极高的刚性和耐热性，涂覆在隔膜上形成陶瓷层能够起到骨架支撑作用，从而很好的改善聚烯烃基膜的耐热性能。然而，粉末陶瓷材料也存在一定的缺陷。例如，氧化铝粉末的吸水性较强，使用氧化铝粉末制备的陶瓷涂覆隔膜通常需要严格控制工厂工艺环境，有时需要增加干燥房，将涂覆隔膜放在干燥房中去除水分，增加了工艺流程和生产成本；此外，氧化铝的密度较大，达到了3.5～3.9g/cm3，因此使用氧化铝陶瓷粉末制备的隔膜重量相对较大，一定程度上增加了隔膜的物流运输成本，同时也不利于隔膜及电池的轻量化，降低了电池的质量能量密度。

而另一方面，随着有机高分子材料技术的发展，目前市面上已经越来越多地出现了各类耐热性优异的有机高分子聚合物粉末材料。这类材料的耐热温度通常在200～350℃，虽然无法像无机粉末陶瓷那样达到1000℃以上，但已能够满足锂电池涂覆隔膜的要求。有机高分子粉末材料的疏水性强，且密度相对较低，同等涂覆厚度的情况下不仅具有相对较低的吸水性能，同时能够有效减轻隔膜的重量，有利于降低涂覆隔膜的生产成本，提高锂电池的质量能量密度。而现有技术中，耐热性好的有机高分子聚合物粉体材料价格相对较高，导致有机高分子粉末材料制备低吸水性、轻量化的锂电池涂覆隔膜生产成本较高，增加了锂电池的生产成本。基于上述原因，申请人提出一种性价比高的涂覆薄膜制备方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：吸水性低、重量轻且制作成本低等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤S110、制备复合粉体，将有机高分子聚合物粉体与无机粉体按照一定比例混合碾磨到D90＜2μm，形成复合粉体；

步骤S120、制备隔膜涂覆浆料，将步骤S110中制备的复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀，得到隔膜涂覆浆料；

步骤S130、将步骤S120中得到的隔膜涂覆浆料涂覆在市售的锂电池聚乙烯基膜或聚丙烯基膜上，烘干，即得成品。

作为优选，所述步骤S110中，无机粉体为金属氧化物、硅酸盐和二氧化硅中的一种或两种的混合；所述有机高分子聚合物粉体为聚亚苯基、聚对二甲苯、聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、聚芳醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜和聚芳砜中的一种或两种以上的混合。

作为优选，所述步骤S110中，有机高分子聚合物粉体与无机粉体的混合比例为1-3:3-20。

作为优选，所述步骤S120中，复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀后，对混合料进行碾磨。

作为优选，所述步骤S120中，复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂占隔膜涂覆浆料的质量分数分别为：

复合粉末材料，25％-45％；

分散剂，0.5％-2％；

增稠剂，0.03％-0.3％；

粘合剂，1％-4％；

润湿剂，0.1％-0.5％；

纯水，50％-83％。

综上，本发明的有益效果在于：1、通过该方法生产出的锂电池涂覆薄膜重量轻、吸水性低且耐热性好，使用效果好，且可降低运输成本；

2、较现有的有机高分子锂电池涂覆隔膜降低了生产成本，可对锂电池生产成本的控制产生积极影响。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤S110、制备复合粉体，将有机高分子聚合物粉体与无机粉体按照一定比例混合碾磨到D90＜2μm，即90％的颗粒尺寸在2μm，形成复合粉体；所述步骤S110中，无机粉体为金属氧化物、硅酸盐和二氧化硅中的一种或两种的混合，优选为氧化铝或勃姆石(水合氧化铝)；所述有机高分子聚合物粉体为聚亚苯基、聚对二甲苯、聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、聚芳醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜和聚芳砜中的一种或两种以上的混合，优选为聚酰亚胺和聚芳醚酮；有机高分子聚合物粉体与无机粉体的混合比例为1-3:3-20；

步骤S120、制备隔膜涂覆浆料，将步骤S110中制备的复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀，得到隔膜涂覆浆料；复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀后，对混合料进行碾磨；复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂占隔膜涂覆浆料的质量分数分别为：复合粉末材料，25％-45％；分散剂，0.5％-2％；增稠剂，0.03％-0.3％；粘合剂，1％-4％；润湿剂，0.1％-0.5％；纯水，50％-83％；

步骤S130、将步骤S120中得到的隔膜涂覆浆料涂覆在市售的锂电池聚乙烯基膜或聚丙烯基膜上，烘干，即得成品。

以下提供两个实施例：

实施例1：

称取50g聚酰亚胺粉末与900g氧化铝粉末进行混合碾磨，直到混合粉末的粒径D90<2um时止，取混合粉末500g与去离子水1000g、分散剂20g、增稠剂1.5g、润湿剂2g和粘合剂50g一同加入到搅拌罐中，高速搅拌混合3小时，然后再通过碾磨即可制得隔膜涂覆浆料，再将浆料涂覆到锂电池聚乙烯基膜上，在65℃下干燥，即可得到锂电池涂覆隔膜；

实施例2：

将聚酰亚胺粉末换成聚芳醚酮粉末，其余步骤及物料的用量均与上述实施例相同。

对比例：

称取氧化铝粉末500g与去离子水1000g、分散剂20g、增稠剂1.5g、润湿剂2g和粘合剂50g一同加入到搅拌罐中，高速搅拌混合3小时，然后再通过碾磨即可制得隔膜涂覆浆料，再将浆料涂覆到锂电池聚乙烯基膜上，在65℃下干燥，即可得到锂电池涂覆隔膜。

实施例1、实施例2与对比例所制成的涂覆隔膜的吸水率及耐热性的对照表如表1所示：

表1：

由表中的对比数据可知，实施例1、实施例2与对比例所制成的涂覆隔膜，在150℃高温下保持1小时，横向与纵向的热收缩率几乎无差别，而涂覆隔膜中的水分分别为610ppm、650mm和980ppm，实施例1与实施例2较对比例有明显的优势，且与现有的有机高分子制备的涂覆薄膜效果相差无几。

通过该方法生产出的锂电池涂覆薄膜重量轻、吸水性低且耐热性好，使用效果好，且可降低运输成本；

较现有的有机高分子锂电池涂覆隔膜降低了生产成本，可对锂电池生产成本的控制产生积极影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下加工步骤：

步骤S110、制备复合粉体，将有机高分子聚合物粉体与无机粉体按照一定比例混合碾磨到D90＜2μm，形成复合粉体，所述有机高分子聚合物粉体为聚亚苯基、聚对二甲苯、聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、聚芳醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜和聚芳砜中的一种或两种以上的混合；

步骤S120、制备隔膜涂覆浆料，将步骤S110中制备的复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀，得到隔膜涂覆浆料；

步骤S130、将步骤S120中得到的隔膜涂覆浆料涂覆在市售的锂电池聚乙烯基膜或聚丙烯基膜上，烘干，即得成品。

2.根据权利要求1所述一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S110中，无机粉体为金属氧化物、硅酸盐和二氧化硅中的一种或两种的混合。

3.根据权利要求2所述一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S110中，有机高分子聚合物粉体与无机粉体的混合比例为1-3:3-20。

4.根据权利要求1所述一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S120中，复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂按照一定比例搅拌混合均匀后，对混合料进行碾磨。

5.根据权利要求4所述一种锂电池涂覆隔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S120中，复合粉体与纯水、分散剂、润湿剂、增稠剂和粘合剂占隔膜涂覆浆料的质量分数分别为：

复合粉末材料，25％-45％；

分散剂，0.5％-2％；

增稠剂，0.03％-0.3％；

粘合剂，1％-4％；

润湿剂，0.1％-0.5％；

纯水，50％-83％。