CN114050376A - 一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法 - Google Patents
一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114050376A CN114050376A CN202111226794.XA CN202111226794A CN114050376A CN 114050376 A CN114050376 A CN 114050376A CN 202111226794 A CN202111226794 A CN 202111226794A CN 114050376 A CN114050376 A CN 114050376A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- inorganic
- ceramic powder
- coating
- inorganic ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 109
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 claims description 20
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 12
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 6
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001522 polyglycol ester Polymers 0.000 claims description 6
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/443—Particulate material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/431—Inorganic material
- H01M50/434—Ceramics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明特别涉及一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，隔膜包括极片、涂敷于极片表面的第一涂覆层和涂覆于第一涂覆层的第二涂覆层；第一涂覆层的浆料原料包括第一无机陶瓷粉体、第一粘结剂、第一分散剂、第一增稠剂和第一溶剂；第二涂覆层的浆料原料包括第二无机陶瓷粉体、第二粘结剂、第二分散剂、第二增稠剂和第二溶剂；其中，所述第一无机陶瓷粉体为亚微米级粉体；所述第二无机陶瓷粉体为微米级粉体；第一涂覆层通过使用亚微米级粉体，并提高浆料粘度，降低浆料浸入电极的量，降低电池内阻。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法。
背景技术
随着对高能量密度和容量需求的增加，锂离子电池引起的电动汽车安全问题引起了公众的极大关注。锂离子电池的安全性与正极材料的热稳定性、电解液的性能以及隔膜的耐高温性密切相关。实际上，与温度相关的安全问题主要与隔板的尺寸收缩或熔化有关。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，其作用是为锂离子的迁移提供通路，在充放电循环中为离子的迁移储存电解质，以及防止因方向引起的内部短路。阴极和阳极的接触。虽然隔膜不参与任何反应，但相应的结构和特性对电池性能，包括能量密度、容量、循环寿命和安全性都有很大影响。理想的隔膜应具有高多孔结构、高电解质吸收率、高机械和电化学稳定性以及高性能电池生产的高热稳定性等特性。
目前，由于相应的良好机械性能和化学稳定性，微孔单层聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)隔膜已广泛用于商业化锂离子电池。相比之下，聚烯烃(PE/130℃，PP/165℃)的低关闭温度导致的热稳定性差，聚烯烃疏水性导致的润湿性低和电解质保持性差等固有特性限制了相应的在大功率锂离子电池中的应用。因此，具有高热稳定性、良好润湿性和高电解质保留率的替代隔膜是不可避免的。
无机隔膜具有更高的机械强度、热稳定性、电解液亲和性以及不可燃的特性，可通过将其直接涂覆到正极极片上进行制备，但同时涂覆浆料也可能会渗入极片中，阻塞锂离子的传输通道，严重影响电池的电化学性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法，以解决目前涂覆浆料可能会渗入极片中，阻塞锂离子的传输通道，影响电池的电化学性能的问题。
本发明实施例提供了一种双层电极支撑无机隔膜，所述隔膜涂覆于电极极片，所述隔膜包括涂敷于所述电极极片表面的第一涂覆层和涂覆于所述第一涂覆层的第二涂覆层；
所述第一涂覆层的浆料原料包括第一无机陶瓷粉体、第一粘结剂、第一分散剂、第一增稠剂和第一溶剂；
所述第二涂覆层的浆料原料包括第二无机陶瓷粉体、第二粘结剂、第二分散剂、第二增稠剂和第二溶剂；
其中，所述第一无机陶瓷粉体为亚微米级粉体；所述第二无机陶瓷粉体为微米级粉体。
可选的，所述第一无机陶瓷粉体包括粉体a和粉体b，所述粉体a的粒径为0.1μm-0.5μm，所述粉体b的粒径为0.4μm-1μm，所述粉体a和所述粉体b的质量比为2-5：2-5；所述第二无机陶瓷粉体的粒径为1μm-2μm。
可选的，所述粉体a为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种。
可选的，所述粉体b为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种。
可选的，所述第二无机陶瓷粉体为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种。
可选的，所述第一无机陶瓷粉体、所述第一粘结剂、所述第一分散剂、所述第一增稠剂和所述第一溶剂的质量比为40-60：0.2-5：0.2-0.6：0.2-0.6：40-60。
可选的，所述第二无机陶瓷粉体、所述第二粘结剂、所述第二分散剂、所述第二增稠剂和所述第二溶剂的质量比为40-60：0.2-5：0.2-0.6：0.2-0.6：40-60。
可选的，所述第一涂覆层的厚度为2μm-5μm。
可选的，所述第二涂覆层的厚度为10μm-20μm。
可选的，所述第一粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类和丙烯酸酯乳液中的至少一种。
可选的，所述第二粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类、丙烯酸酯乳液中的至少一种。
可选的，所述第一分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物中的至少一种。
可选的，所述第二分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物中的至少一种。
可选的，所述第一增稠剂为CMC和膨润土中的至少一种。
可选的，所述第二增稠剂为CMC和膨润土中的至少一种。
可选的，所述第一溶剂为水、甲醇或乙醇。
可选的，所述第二溶剂为水、甲醇或乙醇。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种双层电极支撑无机隔膜的制备方法，所述方法包括：
将第一增稠剂加入第一溶剂，得到第一粘度溶液；
将第一无机陶瓷粉体溶解于所述第一粘度溶液，得到第一悬浊液；
将第一粘结剂和第一分散剂与所述第一悬浊液混合，得到第一涂覆浆料；
将所述第一涂覆浆料涂覆于极片表面，后进行烘干，得到单层电极支撑隔膜；
将第二增稠剂加入第二溶剂，得到第二粘度溶液；
将第二无机陶瓷粉体溶解于所述第二粘度溶液，得到第二悬浊液；
将第二粘结剂和第二分散剂与所述第二悬浊液混合，得到第二涂覆浆料；
将所述第二涂覆层浆料涂敷于所述单层电极支撑隔膜，得到双层电极支撑隔膜；
其中，所述第一无机陶瓷粉体为亚微米级粉体；所述第二无机陶瓷粉体为微米级粉体。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的双层电极支撑无机隔膜，所述隔膜包括极片、涂敷于所述极片表面的第一涂覆层和涂覆于所述第一涂覆层的第二涂覆层；所述第一涂覆层的浆料原料包括第一无机陶瓷粉体、第一粘结剂、第一分散剂、第一增稠剂和第一溶剂；所述第二涂覆层的浆料原料包括第二无机陶瓷粉体、第二粘结剂、第二分散剂、第二增稠剂和第二溶剂；其中，所述第一无机陶瓷粉体为亚微米级粉体；所述第二无机陶瓷粉体为微米级粉体；第一涂覆层通过使用亚微米级粉体，并提高浆料粘度，降低浆料浸入电极的量，降低电池内阻。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种双层电极支撑无机隔膜，所述隔膜涂覆于电极极片，所述隔膜包括涂敷于所述电极极片表面的第一涂覆层和涂覆于所述第一涂覆层的第二涂覆层；
所述第一涂覆层的浆料原料包括第一无机陶瓷粉体、第一粘结剂、第一分散剂、第一增稠剂和第一溶剂；
所述第二涂覆层的浆料原料包括第二无机陶瓷粉体、第二粘结剂、第二分散剂、第二增稠剂和第二溶剂；
其中，所述第一无机陶瓷粉体包括粉体a和粉体b，所述粉体a的粒径为0.1μm-0.5μm，所述粉体b的粒径为0.4μm-1μm，所述粉体a和所述粉体b的质量比为2-5：2-5；所述第二无机陶瓷粉体的粒径为1μm-2μm。
第一无机陶瓷粉体采用双峰分散型的原因在于增加涂覆密度，提高热稳定性，减少浆料进入极片的量。
控制粉体a的粒径为0.1μm-0.5μm；控制粉体b的粒径为0.4μm-1μm的原因在于两者组合后，涂覆效果更好，若粉体a粒径过小，粉体b粒径过大，则涂覆后空隙过小，阻碍电解液的浸润，且浆料容易浸入极片。
控制粉体a和所述粉体b的质量比为2-5：2-5以得到更好的涂覆效果，减少浆料浸入极片的概率，该比值取值过大会导致电解液浸润效果降低，过小会导致隔膜热稳定性降低。
控制第二无机陶瓷粉体的粒径为1μm-2μm以增加对电解液的吸附效果，保留更多的电解液在空隙中，过大则增加涂覆厚度，过小则电解液的浸润效果减弱。
作为一种可选的实施方式，所述粉体a为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种；所述粉体b为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种；所述第二无机陶瓷粉体为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种。需要说明的是，以上关于粉体a、粉体b和第二无机陶瓷粉体的列举仅用以说明本发明能够实施，不用以限定本发明，在其他的实施例中，本领域技术人员可以根据实际情况选择其他的无机陶瓷粉体。
作为一种可选的实施方式，第一无机陶瓷粉体、所述第一粘结剂、所述第一分散剂、所述第一增稠剂和所述第一溶剂的质量比为40-60：0.2-5：0.2-0.6：0.2-0.6：40-60；
所述第二无机陶瓷粉体、所述第二粘结剂、所述第二分散剂、所述第二增稠剂和所述第二溶剂的质量比为40-60：0.2-5：0.2-0.6：0.2-0.6：40-60。
控制无机陶瓷粉体：粘结剂：分散剂：增稠剂：溶剂＝(40～60)：(0.2～5)：(0.2～0.6)：(0.2～0.6)：(40～60)以保证浆料粘度和陶瓷粉体的分散。
作为一种可选的实施方式，所述第一涂覆层的厚度为2μm-5μm。
控制第一涂覆层的厚度为2μm-5μm，既能保证隔膜热稳定性，又不影响锂离子传输，该厚度取值过大会导致厚度增加降低电池能量密度，且不利于锂离子传到，过小会导致隔膜的热稳定性差。
作为一种可选的实施方式，所述第二涂覆层的厚度为10μm-20μm。
控制第二涂覆层的厚度为10μm-20μm以保证隔膜良好的热稳定性，提高保液量，该厚度取值过大会降低电池能量密度，过小会降低隔膜热稳定性。
作为一种可选的实施方式，所述第一粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类和丙烯酸酯乳液中的至少一种；
所述第二粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类、丙烯酸酯乳液中的至少一种。
作为一种可选的实施方式，所述第一分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物中的至少一种；
所述第二分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物中的至少一种。
作为一种可选的实施方式，所述第一增稠剂为CMC和膨润土中的至少一种；
所述第二增稠剂为CMC和膨润土中的至少一种。
作为一种可选的实施方式，所述第一溶剂为水、甲醇或乙醇；
所述第二溶剂为水、甲醇或乙醇。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种双层电极支撑无机隔膜的制备方法，所述方法包括：
S1.将第一增稠剂加入第一溶剂，得到第一粘度溶液；
S2.将第一无机陶瓷粉体溶解于所述第一粘度溶液，得到第一悬浊液；所述第一无机陶瓷粉体包括粉体a和粉体b，所述粉体a的粒径为0.1μm-0.5μm，所述粉体b的粒径为0.4μm-1μm，所述粉体a和所述粉体b的质量比为2-5：2-5；
S3.将第一粘结剂和第一分散剂与所述第一悬浊液，得到第一涂覆浆料；
S4.将所述第一涂覆浆料涂覆于极片表面，后进行烘干，得到单层电极支撑隔膜；
S5.将第二增稠剂加入第二溶剂，得到第二粘度溶液；
S6.将第二无机陶瓷粉体溶解于所述第二粘度溶液，得到第二悬浊液；所述第二无机陶瓷粉体的粒径为1μm-2μm；
S7.将第二粘结剂和第二分散剂与所述第二悬浊液，得到第二涂覆浆料；
S8.将所述第二涂覆层浆料涂敷于所述单层电极支撑隔膜，得到双层电极支撑隔膜；
具体而言，包括以下步骤：
步骤(1)，取一定量的增稠剂加入溶剂中，开启搅拌装置，制得一定粘度的溶液；
步骤(2)，取一定量不同粒径无机陶瓷粉体放入一定粘度的溶液中，开启搅拌装置，使其溶解，制得悬浊液；
步骤(3)，取适量粘结剂和分散剂加入上述悬浊液中，球磨转速为300～500r/min，球磨时间为4～6h,得到均匀稳定的涂覆浆料；
步骤(4)，将浆料涂覆到极片表面，并在50～70℃的烘箱中干燥4～6h，得到自支撑隔膜1。
步骤(2)中无机陶瓷为亚微米级，粒径大小为0.1～0.8μm
步骤(4)中的涂覆厚度为2～5μm
步骤(5)，重复上述步骤
不同之处在于无机陶瓷粉体为微米级，粒径为1～3μm，涂覆基膜为步骤(4)中的自支撑隔膜1，涂覆厚度为10～20μm。通过上述步骤得到双层自支撑隔膜，涂覆总厚度为12～25μm。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的双层电极支撑无机隔膜及其制备方法进行详细说明。
实施例1
第一层浆料制备
1)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.15g，加入13.35g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
2)选取粒径质量比为(0.3μm)：(0.7μm)＝2：5的氧化铝共15g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
3)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
4)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到极片表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到自支撑隔膜1，涂覆厚度5μm。
第二次浆料制备
5)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.12g，加入16.23g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
6)选取粒径为1μm的氧化铝12g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
7)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
8)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到自支撑隔膜1表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到双层自支撑隔膜，第二次涂覆厚度10μm，涂覆总厚度15μm。
实施例2
第一层浆料制备
1)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.15g，加入13.35g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
2)选取粒径质量比为(0.3μm)：(0.7μm)＝4：4的氧化铝15g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
3)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
4)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到极片表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到自支撑隔膜1，涂覆厚度为5μm。
第二次浆料制备
5)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.12g，加入16.23g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
6)选取粒径为1μm的氧化铝12g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
7)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
8)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到自支撑隔膜1表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到双层自支撑隔膜，第二次涂覆厚度10μm，涂覆总厚度15μm。
实施例3
第一层浆料制备
1)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.15g，加入13.35g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
2)选取粒径质量比为(0.3μm)：(0.7μm)＝5：2的氧化铝15g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
3)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
4)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到极片表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到自支撑隔膜1，涂覆厚度为5μm。
第二次浆料制备
5)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.12g，加入16.23g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
6)选取粒径为1μm的氧化铝12g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
7)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
8)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到自支撑隔膜1表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到双层自支撑隔膜，第二次涂覆厚度10μm，涂覆总厚度15μm。
对比例1
1)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.15g，加入13.35g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
2)选取质量比为(0.3μm)：(0.7μm)＝2：5的氧化铝15g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
3)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
4)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到极片表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到双层自支撑隔膜涂覆厚度15μm。
对比例2
1)取LaponiteRD/CMC(20:80)0.15g，加入13.35g水中，在磁力搅拌机中以500r/min搅拌得到粘稠溶液。
2)选取粒径为0.3μm的氧化铝15g与BYK-LPC22092分散剂0.15g加入上述粘稠溶液中搅拌均匀；
3)取BYK-LP C 22346粘结剂1.5g与(2)中溶液一起加入到球磨罐中，以500r/min转速球磨4h，得到涂覆浆料；
4)将上述浆料通过挤压涂布，涂覆到极片表面，放入60℃烘箱中6h烘干，得到自支撑隔膜涂覆厚度15μm。
实验例
将实施例1-4和对比例1制得的隔膜进行性能检测，测试结果如下表所示：
由上表可得，采用本申请实施例提供的双层涂覆的方式通过降低浆料浸入电极的量，降低了电池内阻，并提供了优异的保液能力。同时组分为不可燃的无机组分，提高了隔膜的耐热性和机械性能。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的隔膜的第一涂覆层通过使用亚微米级粉体，并提高浆料粘度，降低浆料浸入电极的量，降低电池内阻；
(2)本发明实施例提供的隔膜的第二涂覆层通过微米级粉体，调节涂覆曲折度与孔隙率，提高吸液与保液能力，降低电池内阻；
(3)本发明实施例提供的隔膜使用不可燃的无机组分，提高隔膜的耐热性和机械性能；
(4)本发明实施例提供的方法工艺简单，适用于大批量生产。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述隔膜涂覆于电极极片，所述隔膜包括涂敷于所述电极极片表面的第一涂覆层和涂覆于所述第一涂覆层的第二涂覆层；
所述第一涂覆层的浆料原料包括第一无机陶瓷粉体、第一粘结剂、第一分散剂、第一增稠剂和第一溶剂；
所述第二涂覆层的浆料原料包括第二无机陶瓷粉体、第二粘结剂、第二分散剂、第二增稠剂和第二溶剂；
其中，所述第一无机陶瓷粉体为亚微米级粉体；所述第二无机陶瓷粉体为微米级粉体。
2.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一无机陶瓷粉体包括粉体a和粉体b，所述粉体a的粒径为0.1μm-0.5μm，所述粉体b的粒径为0.4μm-1μm，所述粉体a和所述粉体b的质量比为2-5：2-5；所述第二无机陶瓷粉体的粒径为1μm-2μm。
3.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述粉体a为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种；
所述粉体b为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种；
所述第二无机陶瓷粉体为Al2O3、SiO2、Mg(OH)2和TiO中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一无机陶瓷粉体、所述第一粘结剂、所述第一分散剂、所述第一增稠剂和所述第一溶剂的质量比为40-60：0.2-5：0.2-0.6：0.2-0.6：40-60；
所述第二无机陶瓷粉体、所述第二粘结剂、所述第二分散剂、所述第二增稠剂和所述第二溶剂的质量比为40-60：0.2-5：0.2-0.6：0.2-0.6：40-60。
5.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一涂覆层的厚度为2μm-5μm；所述第二涂覆层的厚度为10μm-20μm。
6.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类和丙烯酸酯乳液中的至少一种；
所述第二粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯腈类、丙烯酸酯乳液中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物中的至少一种；
所述第二分散剂为聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一增稠剂为CMC和膨润土中的至少一种；
所述第二增稠剂为CMC和膨润土中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的双层电极支撑无机隔膜，其特征在于，所述第一溶剂为水、甲醇或乙醇；
所述第二溶剂为水、甲醇或乙醇。
10.一种双层电极支撑无机隔膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将第一增稠剂加入第一溶剂，得到第一粘度溶液；
将第一无机陶瓷粉体溶解于所述第一粘度溶液，得到第一悬浊液；
将第一粘结剂和第一分散剂与所述第一悬浊液混合，得到第一涂覆浆料；
将所述第一涂覆浆料涂覆于极片表面，后进行烘干，得到单层电极支撑隔膜；
将第二增稠剂加入第二溶剂，得到第二粘度溶液；
将第二无机陶瓷粉体溶解于所述第二粘度溶液，得到第二悬浊液；
将第二粘结剂和第二分散剂与所述第二悬浊液混合，得到第二涂覆浆料；
将所述第二涂覆层浆料涂敷于所述单层电极支撑隔膜，得到双层电极支撑隔膜；
其中，所述第一无机陶瓷粉体为亚微米级粉体；所述第二无机陶瓷粉体为微米级粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111226794.XA CN114050376B (zh) | 2021-10-21 | 一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111226794.XA CN114050376B (zh) | 2021-10-21 | 一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114050376A true CN114050376A (zh) | 2022-02-15 |
| CN114050376B CN114050376B (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114824665A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-29 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种固态电解质隔膜及其制备方法和应用 |
| CN115020917A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-06 | 江苏中兴派能电池有限公司 | 一种陶瓷复合隔膜及其制备方法和锂离子电池 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140322587A1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | Dongguan Amperex Technology Limited | Separator of lithium-ion-battery preparation and method thereof |
| WO2016034019A1 (zh) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 水性的聚合物和无机纳米粒子复合的锂电池隔膜及其制备方法 |
| CN105428576A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-23 | 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 | 一种复合陶瓷涂层、锂离子电池复合陶瓷隔膜及锂离子电池 |
| CN109004152A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-12-14 | 中国电力科学研究院有限公司 | 电极支撑型无机隔膜及其制备方法 |
| CN109037549A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-12-18 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种电极支撑型无机隔膜的制备工艺 |
| CN109167001A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-08 | 上海恩捷新材料科技股份有限公司 | 一种锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN113451708A (zh) * | 2020-03-26 | 2021-09-28 | 广州汽车集团股份有限公司 | 功能涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140322587A1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | Dongguan Amperex Technology Limited | Separator of lithium-ion-battery preparation and method thereof |
| WO2016034019A1 (zh) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 水性的聚合物和无机纳米粒子复合的锂电池隔膜及其制备方法 |
| CN105428576A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-23 | 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 | 一种复合陶瓷涂层、锂离子电池复合陶瓷隔膜及锂离子电池 |
| CN109004152A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-12-14 | 中国电力科学研究院有限公司 | 电极支撑型无机隔膜及其制备方法 |
| CN109037549A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-12-18 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种电极支撑型无机隔膜的制备工艺 |
| CN109167001A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-08 | 上海恩捷新材料科技股份有限公司 | 一种锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN113451708A (zh) * | 2020-03-26 | 2021-09-28 | 广州汽车集团股份有限公司 | 功能涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘会会;柳邦威;: "锂离子电池隔膜生产技术与研究进展", 电池, no. 01, pages 62 - 64 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114824665A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-29 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种固态电解质隔膜及其制备方法和应用 |
| CN115020917A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-06 | 江苏中兴派能电池有限公司 | 一种陶瓷复合隔膜及其制备方法和锂离子电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100514711C (zh) | 电子元件用隔膜及其制造方法 | |
| US20050186479A1 (en) | Separator for electronic component and method for producing the same | |
| CN106711430A (zh) | 一种用于锂硫电池的锂/碳纤维或多孔碳纸/铜箔复合负极的制备方法 | |
| CN110521021B (zh) | 隔板制造方法、由此制得的隔板和包括该隔板的电化学装置 | |
| CN106159163A (zh) | 一种动力锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜及制备方法 | |
| CN113054155A (zh) | 一种极片的制备方法和锂离子电池 | |
| JP2016040784A (ja) | セパレータ及びその製造方法 | |
| CN111540868A (zh) | 一种二维二氧化锰修饰聚丙烯隔膜的制备方法和应用 | |
| JP2006338918A (ja) | 電子部品用セパレータおよび電子部品 | |
| CN114759253A (zh) | 纤维素膜作为支撑层的超薄、轻质、高机械强度peo基固态电解质的制备方法 | |
| CN114171848A (zh) | 一种固态电解质-电极一体化隔膜及其制备方法 | |
| CN108822586B (zh) | 一种改性钛酸钡材料的制备方法、电池隔膜和锂离子电池 | |
| CN114188539A (zh) | 一种制备负极极片的方法、由此制备的负极极片和包括它的锂离子电池 | |
| JP4495516B2 (ja) | 電子部品用セパレータ及びその製造方法 | |
| US20230223651A1 (en) | Oxidized bacterial cellulose separator for batteries and method for producing the same | |
| CN112201850A (zh) | 高电导率无机固态电解质浆料及制备方法、隔膜、锂电池 | |
| CN114050376B (zh) | 一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法 | |
| CN114050376A (zh) | 一种双层电极支撑无机隔膜及其制备方法 | |
| JP2006351365A (ja) | 電子部品用セパレータおよび電子部品 | |
| CN113193203B (zh) | 一种硅碳负极片及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN112029212B (zh) | 一种含配体修饰的团簇的凝胶聚合物电解质及制备方法 | |
| CN114665219A (zh) | 一种高阻燃和高透气的涂覆隔膜及其制备方法 | |
| CN116826312B (zh) | 一种高粘接性耐热隔膜及其制备方法及应用 | |
| CN112271401A (zh) | 一种铷掺杂的无机-有机的锂电池复合涂覆型隔膜的制备方法 | |
| CN114156591B (zh) | 一种水性涂覆电极支撑无机隔膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |