CN114464950A - 一种高离子电导型隔膜、隔膜的制备方法及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水系锂离子电池的技术领域，具体涉及一种高离子电导型隔膜，包括基膜和设置于基膜的复合陶瓷涂覆层，复合陶瓷涂覆层包括导电陶瓷和包覆于导电陶瓷的聚合物，聚合物为聚乙烯、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、聚丙烯蜡、线性低密度聚乙烯中的至少一种，复合陶瓷涂覆层含有锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种，还包括设置在基膜和/或复合陶瓷涂覆层的粘接层。本发明能够解决电芯内阻高、锂离子传输速度慢、电芯热失控等的问题，有助于提高隔膜的耐热性能、电池的倍率充电能力及循环性能。此外，本发明还公开了一种高离子电导型隔膜的制备方法和一种电池。
Description
技术领域
本发明属于水系锂离子电池的技术领域，具体涉及一种高离子电导型隔膜、隔膜的制备方法及电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、工作电压高、能量密度大、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、数码产品、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源、电动汽车等方面具有广阔的应用前景。
其中，水系锂离子电池的四大关键材料为正极材料、负极材料、电解液以及隔膜。隔膜的主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能允许离子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输并防止出现正极和负极之间接触而短路的问题。
然而，常规的隔膜的耐高温性及对电解液的亲和性较差，同时也无法粘接正负极片，并且，锂离子在隔膜中的传输路径大，严重地降低了隔膜的锂离子的传输速率，即锂离子电导率。因此，亟需提出一种新型的技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种高离子电导型隔膜，其能够解决电芯内阻高、锂离子传输速度慢、电芯热失控等的问题，有助于提高隔膜的耐热性能、电池的倍率充电能力及循环性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高离子电导型隔膜，包括：
基膜；
复合陶瓷涂覆层，设置于所述基膜；
所述复合陶瓷涂覆层包括导电陶瓷和包覆于所述导电陶瓷的聚合物；
所述聚合物为聚乙烯、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、聚丙烯蜡、线性低密度聚乙烯中的至少一种；
所述复合陶瓷涂覆层含有锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种；
粘接层，设置于所述基膜和/或所述复合陶瓷涂覆层。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述导电陶瓷为含锂的化合物，所述导电陶瓷为LGLZO、LiGe2(PO4)3、LLZTO、LLTO、LiTi2(PO4)3、LLZO、LATP、LLAZO、LAGP中的至少一种，所述导电陶瓷和所述锆金属氧化物的质量比为1:(0.01∽0.1)，和/或所述导电陶瓷和所述钽金属氧化物的质量比为1:(0.01∽0.1)。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述导电陶瓷和所述聚合物的质量比为1:(0.005∽1)，所述聚合物的熔点为90°～130°，所述聚合物的粒径为0.2μm～2μm，所述复合陶瓷涂覆层的厚度为2μm～10μm。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述复合陶瓷涂覆层含有增稠剂，所述增稠剂为羧甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、海藻酸钠中的至少一种，所述导电陶瓷和所述增稠剂的质量比为1:(0.05∽0.2)。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述复合陶瓷涂覆层含有分散剂，所述分散剂为硅酸盐、碱金属磷酸盐、铵盐、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的至少一种，所述导电陶瓷和所述分散剂的质量比为1:(0.06∽0.2)。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述复合陶瓷涂覆层含有粘结剂和润湿剂，所述粘结剂为丙烯酸系水基粘合剂、聚丙烯酰胺类粘合剂、聚丙烯酸脂、聚乙烯醇类粘合剂、烷氧基聚硅氧烷中的至少一种，所述润湿剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂中的至少一种。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述润湿剂为二甲基硅氧烷、N-甲基吡咯烷酮、氟代烷基甲氧基醇醚、有机硅醚、聚氧乙烯烷基胺、多元醇、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、烷基硫酸钠、聚氧乙烯醚中的至少一种。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述粘结剂的玻璃化转变温度大于100℃，所述导电陶瓷和所述粘结剂的质量比为1:(0.06∽0.2)，所述导电陶瓷和所述润湿剂的质量比为1:(0.008∽0.025)。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述基膜为PI膜、PMIA膜、单层PP膜、单层PE膜、双层PE/PP复合膜、双层PP/PP复合膜、三层PP/PE/PP复合膜、单层PE/PP多元体系膜、PBO膜或PET膜，所述复合陶瓷涂覆层设置于所述基膜和所述粘接层之间，所述粘接层的材料包括聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅、环氧树脂、聚氨酯中的至少一种，所述粘接层的厚度为0.3μm～4μm。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述基膜的厚度为1.5μm～8μm，孔隙率为20-70％，透气度为30sec-400sec/100cc。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述复合陶瓷涂覆层涂覆于所述基膜，所述粘接层涂覆于所述基膜和/或所述复合陶瓷涂覆层。
作为本发明所述的一种高离子电导型隔膜的一种改进，所述复合陶瓷涂覆层的涂覆方式、所述粘接层的涂覆方式分别为凹版涂覆、旋转喷涂、气枪喷涂、点涂、挤压涂覆中的至少一种。
本发明的目的之二在于提供一种电池，所述电池包括如上所述的高离子电导型隔膜。
本发明的目的之三在于提供一种高离子电导型隔膜的制备方法，包括如下步骤：
使锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种与导电陶瓷砂磨混合得到颗粒状混合物，将所述颗粒状混合物和所需的聚合物按预设的重量比进行砂磨混合，使所述聚合物均匀包覆在所述颗粒状混合物的表面，制备形成复合陶瓷涂覆层；
制备粘接层；
在基膜的表面涂覆所述复合陶瓷涂覆层，在所述基膜的表面和/或所述复合陶瓷涂覆层的表面涂覆所述粘接层。
本发明的有益效果在于：本发明的隔膜包括基膜、复合陶瓷涂覆层和粘接层，其中，复合陶瓷涂覆层包括导电陶瓷和包覆于导电陶瓷的聚合物，导电陶瓷能够提高锂离子的迁移能力，降低电芯的内阻，同时，复合陶瓷涂覆层中还含有一种或多种的耐高温金属氧化物，可显著地提升隔膜的耐热性能，防止了隔膜出现热收缩的现象；并且，采用聚合物对导电陶瓷进行间隙包覆，间隙包覆后的聚合物不仅不影响导电陶瓷的优异的导离子性能，聚合物还能在热失控的初期吸热熔融，使得熔融后的聚合物能够完全包覆导电陶瓷，降低导电陶瓷的导离子性能，阻止进一步热失控发生，提高电池运行的安全性。而在隔膜的制备过程中，通过涂覆的方式将复合陶瓷涂覆层涂布在基膜的表面，在基膜的表面和/或复合陶瓷涂覆层的表面涂覆粘接层，不仅可获得高离子电导的隔膜，使得隔膜在大倍率电芯体系中有利于锂离子的快速传输，还可进一步提高其倍率充电能力及循环性能，同时还能防止电芯出现热失控的现象。因此，本发明解决了电芯内阻高、锂离子传输速度慢、电芯热失控等的问题，有助于提高隔膜的耐热性能、电池的倍率充电能力及循环性能。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本发明中的其中一个实施例的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-基膜；
2-复合陶瓷涂覆层；
3-粘接层。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。并且，“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定的误差范围内解决技术问题，基本达到所需的技术效果。
在锂离子电池中，隔膜直接影响锂离子电池的循环寿命和安全性。为锂离子电池选择合适的隔膜，发明人认为必须至少考虑以下的几个因素，例如：隔膜应具有较高的离子电导性、强大的机械和尺寸稳定性、足够的物理强度以维持电池组装过程，以及对电极和电解质的持久耐化学性。
发明人发现了现有的聚烯烃隔膜，如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)微孔膜，是锂离子电池最常用的隔膜，它们的综合性能符合需求，因为它们具有合适的孔径、优异的机械强度和化学稳定性。然而，它们最重要的缺点是耐高温性及对电解液亲和性较差，同时也无法粘接正负极片。因此，发明人认为需要对其表面进行改性或者涂覆其它化学物质降低增强微孔膜的表面能，使其能更好地与电解液浸润，或提高其微孔膜的粘接性。
同时，发明人发现了在水系锂离子电池的复合隔膜中，隔膜中的多次涂覆容易导致隔膜的厚度变大，增大了锂离子穿越隔膜的路径，并且，复合隔膜中的陶瓷涂层会影响锂离子的迁移路径，进一步阻碍了锂离子在隔膜中的传输，降低了隔膜的锂离子传输速率，即锂离子电导率。
其中，发明人发现了隔膜的离子电导率会直接影响到电芯的内阻及快充性能。为提高电芯的快充能力，对隔膜的锂离子迁移能力提出了更高的要求，即要求隔膜具有更高锂离子电导率，因此，设计高离子电导型电池隔膜以提高充电倍率问题，是目前锂离子电池发展的重要方向。
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
一种高离子电导型隔膜，如图1所示，包括基膜1，基膜1的其中一面设置有复合陶瓷涂覆层2，复合陶瓷涂覆层2包括导电陶瓷和包覆于导电陶瓷的聚合物，聚合物为低分子量的聚乙烯、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、聚丙烯蜡、线性低密度聚乙烯中的至少一种，其中，复合陶瓷涂覆层2含有锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种，锆金属氧化物、钽金属氧化物为耐高温金属氧化物，可显著地提升隔膜的耐热性能，并且，在基膜1远离复合陶瓷涂覆层2的一面和在复合陶瓷涂覆层2远离基膜1的一面设置有粘接层3。
在本发明的隔膜中，为了增强隔膜的离子电导性，本发明针对现有的陶瓷涂层进行了复合改性，首先，使用导电陶瓷代替常规陶瓷，可使陶瓷涂层中引入含锂化合物，提升隔膜对锂离子的迁移能力，同时该导电陶瓷化合物中还含有一种或多种的耐高温金属氧化物，可提升隔膜的耐热性能；其次，采用低熔点聚合物对导电陶瓷进行间隙包覆，低熔点聚合物在导电陶瓷的外表面的包覆非致密，不会影响导电陶瓷的导电性能，即间隙包覆后不影响导电陶瓷优异的导离子性能，并且，聚合物还能在热失控初期吸热熔融，熔融后会完全包覆导电陶瓷，从而降低了导电陶瓷的导离子性能，阻止进一步热失控的发生。通过涂覆的方式，可获得高离子电导的隔膜。
优选地，导电陶瓷为含锂的化合物，导电陶瓷可以为纳米量级尺寸的颗粒，导电陶瓷为LGLZO、LiGe2(PO4)3、LLZTO、LLTO、LiTi2(PO4)3、LLZO、LATP、LLAZO、LAGP中的至少一种，其中，LGLZO的化学式可以为Li6.4Ga0.2La3Zr2O12，LLZTO的化学式可以为Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12或Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12，LLTO的化学式可以为Li0.5La0.5TiO3，LLZO的化学式可以为Li7La3Zr2O12，LATP的化学式可以为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3或Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，LAGP的化学式可以为Li1.5Al0.5Ge1.5P3O12，LLAZO的化学式可以为Li6.28La3Al0.24Zr2O12或Li6.1La3Al0.3Zr2O12，并且，导电陶瓷不限于上述材料，其还可以是其他的含锂化合物。
在复合陶瓷涂覆层2中，当导电陶瓷中含有锆金属氧化物时，导电陶瓷和锆金属氧化物的质量比为1:(0.01∽0.1)，其中，导电陶瓷和锆金属氧化物的质量比可以为1:(0.01∽0.025)、1:(0.025∽0.05)、1:(0.05∽0.075)、1:(0.075∽0.1)，并且，锆金属氧化物包括但不限于ZrO2。
在复合陶瓷涂覆层2中，当导电陶瓷中含有钽金属氧化物时，导电陶瓷和钽金属氧化物的质量比为1:(0.01∽0.1)，其中，导电陶瓷和钽金属氧化物的质量比可以为1:(0.01∽0.025)、1:(0.025∽0.05)、1:(0.05∽0.075)、1:(0.075∽0.1)，并且，钽金属氧化物包括但不限于Ta2O5。
在高离子电导型隔膜中，导电陶瓷和聚合物的质量比为1:(0.005∽1)，其中，导电陶瓷和聚合物的质量比可以为1:(0.005∽0.25)、1:(0.25∽0.5)、1:(0.5∽0.75)、1:(0.75∽1)，并且，聚合物的熔点为90°～130°，优选为105°～120°，聚合物的粒径为0.2μm～2μm，优选为0.5μm～1.5μm，复合陶瓷涂覆层2的厚度为2μm～10μm，复合陶瓷涂覆层2的厚度可以为基膜1的厚度的1.5倍～4倍。
在复合陶瓷涂覆层2中，复合陶瓷涂覆层2含有增稠剂，增稠剂能够提高涂层的均匀性，增稠剂可以为羧甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、海藻酸钠中的至少一种，导电陶瓷和增稠剂的质量比为1:(0.05∽0.2)，其中，导电陶瓷和增稠剂的质量比可以为1:(0.05∽0.1)、1:(0.1∽0.15)、1:(0.15∽0.2)，并且，复合陶瓷涂覆层2中的增稠剂可以不限于上述材料。
在复合陶瓷涂覆层2中，复合陶瓷涂覆层2含有分散剂，分散剂能够提高各种组分的界面活性，分散剂可以为硅酸盐、碱金属磷酸盐、铵盐、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的至少一种，导电陶瓷和分散剂的质量比为1:(0.06∽0.2)，其中，导电陶瓷和分散剂的质量比可以为1:(0.06∽0.1)、1:(0.1∽0.15)、1:(0.15∽0.2)，硅酸盐包括但不限于硅酸钠，碱金属磷酸盐包括但不限于三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠，并且，复合陶瓷涂覆层2中的分散剂可以不限于上述材料，也可以为其他的有机分散剂。
在复合陶瓷涂覆层2中，复合陶瓷涂覆层2含有粘结剂和润湿剂，粘结剂为丙烯酸系水基粘合剂、聚丙烯酰胺类粘合剂、聚丙烯酸脂、聚乙烯醇类粘合剂、烷氧基聚硅氧烷中的至少一种，润湿剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂中的至少一种，润湿剂包括但不限于二甲基硅氧烷、N-甲基吡咯烷酮、氟代烷基甲氧基醇醚、有机硅醚、聚氧乙烯烷基胺、多元醇、芳基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、烷基硫酸钠和聚氧乙烯醚。
其中，粘结剂能够提高隔膜的各个组分之间的粘结性，粘结剂的玻璃化转变温度大于100℃，导电陶瓷和粘结剂的质量比为1:(0.06∽0.2)，导电陶瓷和粘结剂的质量比可以为1:(0.06∽0.1)、1:(0.1∽0.15)、1:(0.15∽0.2)。
在隔膜中，润湿剂能够降低浆料表面能，提高复合陶瓷涂覆层2与基膜1的润湿性，避免漏涂等的不良现象，并且，导电陶瓷和润湿剂的质量比为1:(0.008∽0.025)，导电陶瓷和润湿剂的质量比可以为1:(0.008∽0.015)、1:(0.015∽0.02)、1:(0.02∽0.025)。
在高离子电导型隔膜中，复合陶瓷涂覆层2为含有导电陶瓷的高离子电导型陶瓷涂层，其中含有导电陶瓷、低熔点聚合物、增稠剂、粘接剂、润湿剂、分散剂，且各原料分散均匀，可以通过制备复合陶瓷浆料的方法形成复合陶瓷涂覆层2。
在高离子电导型隔膜中，基膜1的厚度可以为1.5μm～8μm，孔隙率可以为20-70％，透气度可以为30sec-400sec/100cc，基膜1可以为PI膜、PMIA膜、单层PP膜、单层PE膜、双层PE/PP复合膜、双层PP/PP复合膜、三层PP/PE/PP复合膜、单层PE/PP多元体系膜、PBO膜或PET膜，优选为单层PE/PP多元体系膜，复合陶瓷涂覆层2设置于基膜1和粘接层3之间，粘接层3的材料包括聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅、环氧树脂、聚氨酯中的至少一种，粘接层3的厚度为0.3μm～4μm，并且，粘接层3还可以适当添加增稠剂、粘接剂、润湿剂或其他溶剂。
具体地，隔膜的结构包括但不限于以下几种：粘接层3/复合陶瓷涂覆层2/基膜1/粘接层3，粘接层3/复合陶瓷涂覆层2/基膜1/复合陶瓷涂覆层2/粘接层3，粘接层3/复合陶瓷涂覆层2/基膜1/复合陶瓷涂覆层2。
具体地，本发明的高离子电导型隔膜的制备方法，包括如下步骤：使锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种与导电陶瓷砂磨混合得到颗粒状混合物，将颗粒状混合物和所需的聚合物按预设的重量比进行砂磨混合，使聚合物均匀包覆在颗粒状混合物的表面，制备形成复合陶瓷涂覆层；接着制备粘接层；之后在基膜的表面涂覆复合陶瓷涂覆层，在基膜的表面和/或复合陶瓷涂覆层的表面涂覆粘接层。
其中，可采用棒销式砂磨机研磨导电陶瓷，可采用双行星搅拌机高速搅拌含有导电陶瓷、低熔点聚合物、增稠剂、粘接剂、润湿剂、分散剂的浆料。
并且，本发明还提供了一种电池，包括正极片、负极片及间隔于正极片和负极片之间的隔膜，该隔膜为上述的高离子电导型隔膜，并且，该电池可以用于车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。其中，车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种高离子电导型隔膜，如图1所示，包括基膜1，基膜1为单层PE微孔膜，基膜1的其中一面设置有复合陶瓷涂覆层2，复合陶瓷涂覆层2包括导电陶瓷和包覆于导电陶瓷的聚合物，导电陶瓷为Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12，聚合物为聚乙烯蜡，导电陶瓷中含有钽金属氧化物，并且，在基膜1远离复合陶瓷涂覆层2的一面和在复合陶瓷涂覆层2远离基膜1的一面设置有粘接层3，粘接层3的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯。
实施例1的高离子电导型隔膜的制备方法包括：
1)将钽金属氧化物、导电陶瓷与低熔点聚乙烯蜡按重量比0.1:1:0.1进行砂磨混合，使聚乙烯蜡均匀包覆在导电陶瓷颗粒的表面，形成一定量的混合材料，取20kg的混合材料加入到0.1kg的固含量为30％的含分散剂的溶液中，制得混合溶液，然后向混合溶液中加入2.5kg的固含量为3％的增稠剂溶液、1.3kg的固含量为25％的粘接剂和0.2kg的润湿剂，搅拌分散均匀后制得复合陶瓷浆料；
2)按照PMMA粉料:增稠剂:粘接剂:润湿剂:去离子水＝30:2:5:1:68的重量百分比制备PMMA浆料，其中，先将PMMA粉料和增稠剂加至去离子水中搅拌均匀，再将粘结剂、润湿剂依次加入，搅拌均匀后可得PMMA浆料；
3)取单层PE微孔膜作为基膜1，采用微凹版辊涂的方式在基膜1的表面涂覆复合陶瓷浆料形成3μm的复合陶瓷涂覆层2，在35℃～40℃的温度下干燥1min～2min后制成基体涂层隔膜，并在基体涂层隔膜的正反两面分别涂覆PMMA浆料，然后在45℃～50℃的温度下干燥3min～4min，从而得到高离子电导率的高离子电导型隔膜。
对比例1
提供一种由常规制备方法制得的隔膜，其制备过程为：
1)将20kg常规的导离子性能差的陶瓷颗粒加入到0.1kg的固含量为30％的含分散剂的溶液中，制得陶瓷溶液，然后向陶瓷溶液中加入2.5kg的固含量为3％的增稠剂溶液、1.3kg固含量为25％的粘接剂和0.2kg润湿剂，搅拌分散均匀后制得陶瓷浆料；
2)在单层PE微孔膜的表面涂覆陶瓷浆料，使其形成混合涂层，使PMMA浆料分别涂覆在混合涂层的正反两面，得到隔膜。
性能测试
对实施例1和对比例1所制得的隔膜进行相关性能测试。
(1)热收缩性能：由表1可见，对实施例1和对比例1所制得隔膜进行热收缩测试，其中，MD表示横向，TD表示纵向。
表1
由实施例1和对比例1可见，由复合陶瓷浆料所制备的隔膜其热收缩性能比常规陶瓷隔膜更优，表明复合陶瓷涂覆层2具备良好的耐热性能，在130℃下能有效的为基膜1提供支持，避免基膜1熔融收缩以及导致热失控的发生。
(2)离子电导率：由表2可见，对实施例1和对比例1所制得的隔膜进行离子电导率测试。
表2
由实施例1和对比例1可见，由复合陶瓷浆料所制备的隔膜其离子电导率明显高于常规的陶瓷隔膜，且约为普通陶瓷隔膜的4倍，对锂离子的传输能力有了极大的提升。
因此，本发明解决了电芯内阻高、锂离子传输速度慢、电芯热失控等的问题，有助于提高隔膜的耐热性能、电池的倍率充电能力及循环性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种高离子电导型隔膜，其特征在于，包括：
基膜(1)；
复合陶瓷涂覆层(2)，设置于所述基膜(1)；
所述复合陶瓷涂覆层(2)包括导电陶瓷和包覆于所述导电陶瓷的聚合物；
所述聚合物为聚乙烯、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、聚丙烯蜡、线性低密度聚乙烯中的至少一种；
所述复合陶瓷涂覆层(2)含有锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种；
粘接层(3)，设置于所述基膜(1)和/或所述复合陶瓷涂覆层(2)。
2.如权利要求1所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述导电陶瓷为LGLZO、LiGe2(PO4)3、LLZTO、LLTO、LiTi2(PO4)3、LLZO、LATP、LLAZO、LAGP中的至少一种，所述导电陶瓷和所述锆金属氧化物的质量比为1:(0.01∽0.1)，和/或所述导电陶瓷和所述钽金属氧化物的质量比为1:(0.01∽0.1)。
3.如权利要求1或2所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述导电陶瓷和所述聚合物的质量比为1:(0.005∽1)，所述聚合物的熔点为90°～130°，所述聚合物的粒径为0.2μm～2μm，所述复合陶瓷涂覆层(2)的厚度为2μm～10μm。
4.如权利要求1或2所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述复合陶瓷涂覆层(2)含有增稠剂，所述增稠剂为羧甲基丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、海藻酸钠的至少一种，所述导电陶瓷和所述增稠剂的质量比为1:(0.05∽0.2)。
5.如权利要求1或2所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述复合陶瓷涂覆层(2)含有分散剂，所述分散剂为硅酸盐、碱金属磷酸盐、铵盐、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺中的至少一种，所述导电陶瓷和所述分散剂的质量比为1:(0.06∽0.2)。
6.如权利要求1所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述复合陶瓷涂覆层(2)含有粘结剂和润湿剂，所述粘结剂为丙烯酸系水基粘合剂、聚丙烯酰胺类粘合剂、聚丙烯酸脂、聚乙烯醇类粘合剂、烷氧基聚硅氧烷中的至少一种，所述润湿剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂中的至少一种。
7.如权利要求6所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述粘结剂的玻璃化转变温度大于100℃，所述导电陶瓷和所述粘结剂的质量比为1:(0.06∽0.2)，所述导电陶瓷和所述润湿剂的质量比为1:(0.008∽0.025)。
8.如权利要求1所述的一种高离子电导型隔膜，其特征在于：所述基膜(1)为PI膜、PMIA膜、单层PP膜、单层PE膜、双层PE/PP复合膜、双层PP/PP复合膜、三层PP/PE/PP复合膜、单层PE/PP多元体系膜、PBO膜或PET膜，所述复合陶瓷涂覆层(2)设置于所述基膜(1)和所述粘接层(3)之间，所述粘接层(3)的材料包括聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、有机硅、环氧树脂、聚氨酯中的至少一种，所述粘接层(3)的厚度为0.3μm～4μm。
9.一种电池，其特征在于：所述电池包括如权利要求1～8任一项所述的高离子电导型隔膜。
10.一种高离子电导型隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
使锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种与导电陶瓷砂磨混合得到颗粒状混合物，将所述颗粒状混合物和所需的聚合物按预设的重量比进行砂磨混合，使所述聚合物均匀包覆在所述颗粒状混合物的表面，制备形成复合陶瓷涂覆层(2)；
制备粘接层(3)；
在基膜(1)的表面涂覆所述复合陶瓷涂覆层(2)，在所述基膜(1)的表面和/或所述复合陶瓷涂覆层(2)的表面涂覆所述粘接层(3)。
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