CN116130878A - 高绝缘性低水分锂电隔膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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徐锋
王建华
苏碧海
李威
田海龙
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Abstract

本发明公开了一种高绝缘性低水分锂电隔膜及其制备方法和应用，高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法包括以下步骤：将玻璃微珠、水和分散剂于行星搅拌设备中共混10‑20min，超声，加入胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10‑20min，得到浆料，其中，玻璃微珠为D50：0.5～1.5微米、D90：1.5～2.1微米；将浆料单面或双面涂布在基膜上，在基膜上得到涂层，烘干，得到高绝缘性低水分锂电隔膜。本发明在隔膜表面使用玻璃微珠改性，可以在保证拥有陶瓷涂覆隔膜特性的同时有效提高隔膜的绝缘性和减少涂布隔膜的水含量，从而减轻锂电池的内阻，提高锂电池的循环倍率及安全性。

Description

高绝缘性低水分锂电隔膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池隔膜技术领域，具体来说涉及一种高绝缘性低水分锂电隔膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着环境问题日益严峻，越来越多新能源项目收到社会关注，其中电动汽车更是颇受青睐，锂离子电池作为电动汽车的动力源其安全性以及使用寿命等既是科研重点，更是人们关注的重点，而锂电池隔膜在其中扮演着重要角色。
基于以上，锂离子电池的安全性以及使用寿命成为人们更多关注的焦点，常规的锂电池隔膜为PP或PE隔膜，有耐热性低，浸润性低等缺点，通过普通无机陶瓷(氧化铝、勃姆石、氧化硅等)涂布隔膜其耐热性、浸润性改善但水含量会大大提高，会导致电池中电解质锂盐分解，导致锂电池的化学特性如容量、内阻、产品特性等都会产生较为明显的恶化，同时对于电池安全性能有影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法，该制备方法在隔膜表面使用玻璃微珠改性，可以在保证拥有陶瓷涂覆隔膜特性的同时，有效提高隔膜的绝缘性和减少涂布隔膜的水含量，从而减轻锂电池的内阻，提高锂电池的循环倍率及安全性。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的高绝缘性低水分锂电隔膜。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将5～10质量份数的玻璃微珠、76～90质量份数的水和0.1～0.5质量份数的分散剂于行星搅拌设备中共混10-20min，超声，加入5～8质量份数的胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10-20min，得到浆料，其中，所述玻璃微珠为D50：0.5～1.5微米、D90：1.5～2.1微米；
在所述步骤1)中，所述水为纯水。
在所述步骤1)中，所述胶黏剂为丙烯酸酯共聚物或乳胶，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类型分散剂。
在所述步骤1)中，于行星搅拌设备中共混的自转为1500-3100r/min，公转为20-50r/min。
在所述步骤1)中，所述超声的频率为10-50KHZ。
在所述步骤1)中，所述搅拌条件为自转转速为1000-3800r/min，公转转速为20-40r/min。
在所述步骤1)中，所述超声波震荡的超声波频率为5-8kHz。
在所述步骤1)中，所述超声的时间为10-20min。
2)将所述浆料单面或双面涂布在基膜上，在所述基膜上得到涂层，烘干，得到所述高绝缘性低水分锂电隔膜。
在所述步骤2)中，所述涂布的速度为30-50m/min。
在所述步骤2)中，所述涂层的厚度为2-5μm。
在所述步骤2)中，所述烘干的温度为50-70℃，所述烘干的时间为1-3min。
上述制备方法获得的高绝缘性低水分锂电隔膜。
本发明在隔膜表面使用玻璃微珠改性，可以在保证拥有陶瓷涂覆隔膜特性的同时有效提高隔膜的绝缘性和减少涂布隔膜的水含量，从而减轻锂电池的内阻，提高锂电池的循环倍率及安全性。
附图说明
图1为实施例实施例1所得高绝缘性低水分锂电隔膜的SEM；
图2为对比例所得氧化铝锂电隔膜的SEM。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
下述实施例中的基膜为厚度9μm的PE膜。
下述实施例中药品的购买源为：
玻璃微珠：上海凯茵化工有限公司；
丙烯酸酯共聚物：天津赛普瑞；
聚丙烯酸铵盐：上海三瑞高分子材料科技股份有限公司；
下述实施例中涉及的设备型号为：
行星搅拌设备XFZH-30L；
水含量测试所采用的仪器：梅特勒C30S水分仪。
实施例1
一种高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份数的玻璃微珠、89.8质量份数的纯水和0.2质量份数的分散剂于行星搅拌设备中共混10min，以50KHZ的频率超声15min，加入5质量份数的胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10分钟，得到浆料，其中，胶黏剂为丙烯酸酯共聚物，分散剂为聚丙烯酸铵盐，于行星搅拌设备中共混的自转为3100r/min，公转为20r/min，搅拌条件为自转转速为1000r/min，公转转速为40r/min，超声波震荡的超声波频率为5kHz，玻璃微珠(球形)为D50：1.003微米；D90：1.588微米；
2)采用涂布机将浆料单面涂布在基膜上，在基膜上得到涂层，经牵引辊牵引进入烘干设备，50℃烘干3min，得到高绝缘性低纯水分锂电隔膜，其中，涂布的速度为30m/min，涂层的厚度为3μm。
对本实施例进行测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003354559940000031
实施例2
一种高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将7质量份数的玻璃微珠、86.7质量份数的纯水和0.3质量份数的分散剂于行星搅拌设备中共混15min，以30KHZ的频率超声15min，加入6质量份数的胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10分钟，得到浆料，其中，胶黏剂为丙烯酸酯共聚物，分散剂为聚丙烯酸铵盐，于行星搅拌设备中共混的自转为2000r/min，公转为30r/min，搅拌条件为自转转速为2800r/min，公转转速为30r/min，超声波震荡的超声波频率为6kHz，玻璃微珠为D50：1.003微米；D90：1.588微米；
2)采用涂布机将浆料单面涂布在基膜上，在基膜上得到涂层，经牵引辊牵引进入烘干设备，60℃烘干2min，得到高绝缘性低纯水分锂电隔膜，其中，涂布的速度为40m/min，涂层的厚度为3μm。
对本实施例进行测试，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003354559940000041
实施例3
一种高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将10质量份数的玻璃微珠、81.5质量份数的纯水和0.5质量份数的分散剂于行星搅拌设备中共混20min，以50KHZ的频率超声15min，加入8质量份数的胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10分钟，得到浆料，其中，胶黏剂为丙烯酸酯共聚物分散剂为聚丙烯酸铵盐，于行星搅拌设备中共混的自转为1500r/min，公转为50r/min，搅拌条件为自转转速为3800r/min，公转转速为20r/min，超声波震荡的超声波频率为8kHz，玻璃微珠为D50：1.003微米；D90：1.588微米；
2)采用涂布机将浆料双面涂布在基膜上，在基膜上得到涂层，经牵引辊牵引进入烘干设备，70℃烘干1min，得到高绝缘性低纯水分锂电隔膜，其中，涂布的速度为50m/min，涂层的厚度为3μm。
对本实施例进行测试，测试结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003354559940000051
对比例(常规氧化铝涂布膜)：
一种氧化铝锂电隔膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份数的氧化铝、89.8质量份数的纯水和0.2质量份数的分散剂于行星搅拌设备中共混10min，以50KHZ的频率超声15min，加入5质量份数的胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10分钟，得到浆料，其中胶黏剂为丙烯酸酯共聚物，分散剂为聚丙烯酸铵盐，于行星搅拌设备中共混的自转为3100r/min，公转为20r/min，搅拌条件为自转转速为1000r/min，公转转速为40r/min，超声波震荡的超声波频率为5kHz，氧化铝为D50：0.899微米；D90：1.603微米(颗粒)；
2)采用涂布机将浆料单面涂布在基膜上，在基膜上得到涂层，经牵引辊牵引进入烘干设备，50℃烘干3min，得到氧化铝锂电隔膜，其中，涂布的速度为30m/min，涂层的厚度为3μm。
对本对比例进行测试，测试结果如表4所示。
表4
Figure BDA0003354559940000052
Figure BDA0003354559940000061
图1为实施例实施例1所得高绝缘性低水分锂电隔膜的SEM，图2为对比例所得氧化铝锂电隔膜的SEM。由图1可知，图1中玻璃微珠的颗粒分布均匀致密，加上材料本身特有的憎水特性，致密的分布能减少颗粒间水分的存积，进一步减少隔膜中的水分，同时致密的结构也能有效的提升隔膜的绝缘性。而图2颗粒间分布较为松散，加之氧化铝本身的吸水性，会导致含水量增大，同时在绝缘性方面会小于本发明所得的高绝缘性低水分锂电隔膜。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高绝缘性低水分锂电隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将5～10质量份数的玻璃微珠、76～90质量份数的水和0.1～0.5质量份数的分散剂于行星搅拌设备中共混10-20min，超声，加入5～8质量份数的胶黏剂并同时在搅拌条件下超声波震荡10-20min，得到浆料，其中，所述玻璃微珠为D50：0.5～1.5微米、D90：1.5～2.1微米；
2)将所述浆料单面或双面涂布在基膜上，在所述基膜上得到涂层，烘干，得到所述高绝缘性低水分锂电隔膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述胶黏剂为丙烯酸酯共聚物或乳胶，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类型分散剂；在所述步骤1)中，所述水为纯水。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，于行星搅拌设备中共混的自转为1500-3100r/min，公转为20-50r/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述超声的频率为10-50KHZ。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述搅拌条件为自转转速为1000-3800r/min，公转转速为20-40r/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述超声波震荡的超声波频率为5-8kHz。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述超声的时间为10-20min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述涂布的速度为30-50m/min；所述涂层的厚度为2-5μm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述烘干的温度为50-70℃，所述烘干的时间为1-3min。
10.如权利要求1～9所述制备方法获得的高绝缘性低水分锂电隔膜。
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