TW201838222A - 鋰離子電池隔膜及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

一種鋰離子電池隔膜，包括膜層及至少形成於所述膜層的一側表面的陶瓷層，所述陶瓷層在所述膜層表面呈網格狀分佈。還涉及一種鋰離子電池隔膜的製備方法。

Description

鋰離子電池隔膜及其製備方法
本發明涉及鋰離子電池隔膜製備領域。
自20世紀90年代鋰離子電池商業化以來，由於其具有能量密度高、工作電壓高、無記憶效應和循環壽命長等特點而被廣泛用作各種移動設備的電源。隨著鋰離子電池的大規模的應用，其安全問題也日益凸顯。
在鋰離子電池的中，隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，是關鍵的內層元件之一。隔膜的性能決定了電池的表面結構、內阻等，直接影響著電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高鋰離子電池的綜合性能具有重要的作用。
目前，鋰離子電池使用的隔膜一般為聚烯烴基多孔膜，由於這種聚烯烴基多孔膜熔點低於200℃，因此它們存在如下缺陷：當電池溫度因內部或外部因素而升高時，這種隔膜會收縮或熔融，使得隔膜的體積變化。隔膜的收縮或熔融又會引起正極和負極之間的直接接觸，導致電池短路，從而引起電池燃燒爆炸等意外事故的發生。因此，為了保證電池的使用安全，必須提供一種不會因電池高溫而引起熱收縮和熱熔融的隔膜。
因此，有必要提供一種鋰離子電池隔膜及製備方法，使得到的隔膜具有較好的強度從而不容易皺縮。
一種鋰離子電池隔膜的製備方法，包括步驟：提供膜層；提供塗層組合物，所述塗層組合物包括黏合劑及陶瓷顆粒；在所述膜層的至少一個表面塗覆所述塗層組合物，其中，所述塗層組合物呈網格狀分佈；及乾燥使所述塗層組合物固化為陶瓷層，得到所述鋰離子電池隔膜。
一種鋰離子電池隔膜，包括膜層及至少形成於所述膜層的一側表面的陶瓷層，所述陶瓷層在所述膜層表面呈網格狀分佈。
相較於現有技術，本發明鋰離子電池隔膜及製備方法，因陶瓷層設置為網格狀，強度更好，從而不容易皺縮。
本技術方案實施例提供一種鋰離子電池隔膜的製備方法，包括：
（1）提供膜層
優選地，所述膜層為聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯複合膜、聚酯膜、纖維素膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜，氨綸或芳綸膜等。
優選地，所述膜層的厚度為40微米（μm）以下。
如用作動力電池，優選地，所述膜層的厚度為15μm至25μm。
如用作消費性電子產品的電池，優選地，所述膜層的厚度為7μm以下。
（2）提供塗層組合物
優選地，所述塗層組合物包括混合的黏合劑及陶瓷顆粒。
優選地，所述塗層組合物中還包括溶劑。
優選地，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物中的一種或幾種。
更優選地，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯或聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物。
優選地，所述黏合劑在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
優選地，所述陶瓷顆粒為二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂中的一種或幾種的組合。
優選地，所述陶瓷顆粒在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
（3）塗覆所述塗層組合物
請參閱圖1-2，將所述塗層組合物塗覆在所述膜層10的至少一個表面，固化所述塗層組合物從而在所述膜層10表面形成陶瓷層20；所述陶瓷層20在所述膜層10表面呈網格狀分佈。其中，所述網格為相交的線條組成，例如可以為傾斜相交的線條組成的網格，也可以為垂直相交的線條組成的網格。
其中，可以將所述塗層組合物塗覆在所述膜層的一個表面，也可以將所述塗層組合物塗覆在所述膜層的相對兩個表面。
優選地，所述陶瓷層20為由均勻排布的線條組成，更優選地，所述線條包括兩組，每組中的線條相平行且間距相同，兩組線條相交。
優選地，通過塗佈、印刷或噴塗等方式將所述塗層組合物塗覆在所述膜層的表面。
優選地，所述塗層組合物的塗覆厚度為8μm以下。
更優選地，所述塗層組合物的塗覆厚度為0.5μm至2μm。
在其他實施例中，請參閱圖3-4，所述陶瓷層20的所述網格還可以為多個呈陣列排布的塊狀圖案。優選地，所述塊狀圖案為方塊狀；更優選地，所述塊狀圖案均勻排布，例如各塊狀圖案尺寸相同、間距也相同。
（4）乾燥
乾燥使所述陶瓷層20固化並黏結於所述膜層10上，從而得到鋰離子電池隔膜1。
請再次參閱圖1至圖2，本技術方案另一實施例還提供一種鋰離子電池隔膜1，所述鋰離子電池隔膜1包括膜層10及至少形成於所述膜層10的一側表面的陶瓷層20。所述陶瓷層20在所述膜層10表面呈網格狀分佈。
其中，所述網格為相交的線條組成，例如，可以為傾斜相交的線條組成的網格，也可以為垂直相交的線條組成的網格。
其中，可以將所述塗層組合物塗覆在所述膜層的一個表面，也可以將所述塗層組合物塗覆在所述膜層的相對兩個表面。
其中，所述陶瓷層20由一塗層組合物固化形成。
優選地，所述膜層為聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯複合膜、聚酯膜、纖維素膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜，氨綸或芳綸膜等。
優選地，所述膜層的厚度為40μm以下。
如用作動力電池，優選地，所述膜層的厚度為15μm至25μm。
如用作消費性電子產品的電池，優選地，所述膜層的厚度為7μm以下。
優選地，所述塗層組合物包括混合的黏合劑及陶瓷顆粒。
優選地，所述塗層組合物中還包括溶劑。
優選地，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物中的一種或幾種。
更優選地，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯或聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物。
優選地，所述黏合劑在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
優選地，所述陶瓷顆粒為二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂中的一種或幾種的組合。
優選地，所述陶瓷顆粒在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
優選地，所述陶瓷層20在所述膜層10表面呈均勻排布的網格狀分佈。
優選地，所述塗層組合物的塗覆厚度為8μm以下。
更優選地，所述塗層組合物的塗覆厚度為0.5μm至2μm。
在其他實施例中，請再次參閱圖3-4，所述陶瓷層20的所述網格還可以為多個呈陣列排布的塊狀圖案。優選地所述塊狀圖案為方塊狀；更優選地，所述塊狀圖案均勻排布，例如各塊狀圖案尺寸相同、間距也相同。
本發明的具有陶瓷材料的隔離膜及製備方法，因陶瓷顆粒的含量設置，使電芯阻抗較小從而有增加電芯安全性的作用；且隔離膜跟正負極板附著良好不會產生皺縮；並且，因陶瓷層設置為網格狀，強度更好，從而隔離膜的膜層的厚度還可以設計的較現有技術中的隔離膜的厚度更薄。
本發明製備的鋰離子電池隔膜可用於製備鋰離子電池。
實施例1
本實施例提供一種鋰離子電池隔膜的製備方法，包括：
（1）提供一膜層，其中，所述膜層的材質為聚乙烯，所述膜層的厚度為5μm左右。
（2）提供塗層組合物，所述塗層組合物包括黏合劑及陶瓷顆粒，其中，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯，所述陶瓷顆粒的成分為二氧化矽、碳酸鈣及氫氧化鎂，所述黏合劑在所述塗層組合物中的質量百分含量為1%左右，所述陶瓷顆粒在所述塗層組合物中的質量百分含量為1%左右。
（3）塗覆所述塗層組合物，其中，將所述塗層組合物塗覆於所述膜層的相對兩個表面，且使所述塗層組合物呈網格狀分佈，所述塗層組合物的塗覆厚度為略大於1μm。
（4）乾燥，從而在所述膜層相對兩表面均形成網格狀的陶瓷層，所述陶瓷層的厚度為1μm左右，從而，得到一鋰離子電池隔膜。
實施例2
本實施例提供一種鋰離子電池隔膜，包括：膜層，所述膜層的材質為聚乙烯，所述膜層的厚度為5μm左右；陶瓷層，形成於所述膜層的相對兩個表面，所述陶瓷層為實施例1中的塗層組合物固化形成，所述陶瓷層的厚度為1μm左右，所述陶瓷層呈網格狀設置。
測試得到，上述實施例1、2得到的鋰離子電池隔膜整體較薄（約7μm左右），與正負極板的黏著程度強度較好，從而使電芯的整體增強電芯強度較高，且測得電芯阻抗較小，有利於離子傳導。
可以理解的是，對於本領域具有通常知識者來說，可以根據本發明的技術構思做出其他各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明的保護範圍。
1、1a‧‧‧鋰離子電池隔膜
10、10a‧‧‧膜層
20、20a‧‧‧陶瓷層
圖1是本技術方案實施例的電池隔膜的俯視示意圖。
圖2是本技術方案實施例的電池隔膜的剖視示意圖。
圖3是本技術方案另一實施例的電池隔膜的俯視示意圖。
圖4是本技術方案另一實施例的電池隔膜的剖視示意圖。
無
無

Claims (20)

  1. 一種鋰離子電池隔膜的製備方法，包括步驟： 提供膜層； 提供塗層組合物，所述塗層組合物包括黏合劑及陶瓷顆粒； 在所述膜層的至少一個表面塗覆所述塗層組合物，其中，所述塗層組合物呈網格狀分佈；及 乾燥使所述塗層組合物固化為陶瓷層，得到所述鋰離子電池隔膜。
  2. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述膜層為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯複合膜、聚酯膜、纖維素膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜、氨綸或芳綸膜。
  3. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述膜層的厚度為7微米以下，所述塗層組合物的塗覆厚度為0.5微米至2微米。
  4. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物中的一種或幾種。
  5. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述黏合劑在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
  6. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述陶瓷顆粒為二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂中的一種或幾種的組合。
  7. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述陶瓷顆粒在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
  8. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述網格由多條相交的線條組成。
  9. 如請求項第1項所述的鋰離子電池隔膜的製備方法，其中，所述網格由多個呈陣列排布的塊狀圖案組成。
  10. 一種鋰離子電池隔膜，包括至少一膜層及至少形成於一所述膜層的一側表面的陶瓷層，所述陶瓷層在所述膜層表面呈網格狀分佈。
  11. 如請求項第10項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述陶瓷層由一塗層組合物固化形成。
  12. 如請求項第11項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述塗層組合物包括黏合劑及陶瓷顆粒。
  13. 如請求項第12項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述黏合劑的成分為聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物中的一種或幾種。
  14. 如請求項第12項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述陶瓷顆粒為二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂中的一種或幾種的組合。
  15. 如請求項第12項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述黏合劑在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%，所述陶瓷顆粒在所述塗層組合物中的質量百分含量為0.1%-5%。
  16. 如請求項第10項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述膜層為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯複合膜、聚酯膜、纖維素膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜、氨綸或芳綸膜。
  17. 如請求項第10項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述膜層的厚度為7μm以下，所述陶瓷層的厚度為0.5微米至1.5微米。
  18. 如請求項第10項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述網格由多條相交的線條組成。
  19. 如請求項第10項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述網格由多個呈陣列排布的塊狀圖案組成。
  20. 如請求項第10項所述的鋰離子電池隔膜，其中，所述鋰離子電池隔膜包括一所述膜層及分別形成於所述膜層相對兩側的所述陶瓷層。
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