[發(fā)明專利]一種陶瓷涂覆隔膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102569700A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳秀峰;陳良;楊佳富;雷彩紅;王今剛;何方波
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種鋰離子電池用陶瓷涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，聚烯烴微孔薄膜材料獲得越來越多的應(yīng)用和發(fā)展，當(dāng)前最廣泛的應(yīng)用是作為鋰離子電池的隔離膜材料，成為鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一。隔離膜對實際電池的性能有著至關(guān)重要的影響，其必須具備良好的化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性以及在反復(fù)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。隔離膜材料與電極之間的界面相容性、隔離膜對電解質(zhì)的保持性均對鋰離子電池的充放電性能、循環(huán)性能等有較大影響。此外，隨著動力汽車的快速發(fā)展，對鋰離子動力電池的安全性提出了更高的要求，而影響鋰離子動力電池安全性的關(guān)鍵因素之一就是隔膜的安全性。早期工作是采用將聚丙烯(PP)微孔膜和聚乙烯(PE)微孔膜復(fù)合以提供隔膜高安全性，如將聚丙烯和聚乙烯分別制成微孔膜后進(jìn)行復(fù)合，將PP與PE硬彈性膜復(fù)合后再拉伸制備復(fù)合微孔膜。

近來，也出現(xiàn)了將陶瓷粉末與聚烯烴隔膜復(fù)合制備鋰離子電池的隔離膜，但是，這些現(xiàn)有的陶瓷粉末與聚烯烴隔膜的復(fù)合隔離膜都只是簡單的將陶瓷粉末懸浮在溶劑或粘結(jié)劑溶液中，陶瓷粉末表面未做任何處理，使得該現(xiàn)有隔離膜電解液浸潤能力低、安全性能差。同時，由于沒有對陶瓷粉末進(jìn)行處理，也帶來陶瓷粉末團(tuán)聚或分散不均勻問題的存在，直接影響隔膜表面陶瓷涂覆層分散的均勻性，從而使得隔膜產(chǎn)品性能不均勻問題的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種具有電解液浸潤能力、安全性高、可作為鋰離子電池隔膜的陶瓷涂覆隔膜的制備方法。

本發(fā)明另一目的在于提供一種由上述陶瓷涂覆隔膜的制備方法獲得的陶瓷涂覆隔膜。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種陶瓷涂覆隔膜的制備方法，包括如下步驟：

將苯磺酸衍生物在脫水劑的作用下接枝到陶瓷粉末表面，獲得接枝陶瓷粉末，并將所述接枝陶瓷粉末進(jìn)行洗滌；

將經(jīng)洗滌后的所述接枝陶瓷粉末在LiOH水溶液中進(jìn)行離子置換反應(yīng)，得到含鋰離子的功能微粉；

將所述功能微粉與粘結(jié)劑溶液混合，配制涂覆漿料；其中，功能微粉與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1～20∶1；

將所述涂覆漿料涂覆在聚烯烴微孔膜表面，干燥，得到所述陶瓷涂覆隔膜。

以及，一種陶瓷涂覆隔膜，由上述陶瓷涂覆隔膜的制備方法所制備獲得。

本發(fā)明提供的陶瓷涂覆隔膜的制備方法，是在陶瓷粉末的表面接枝含鋰的苯磺酸鹽，再將經(jīng)接枝后的陶瓷粉末涂覆在聚烯烴微孔膜上獲得，其制備方法工藝簡單，對設(shè)備要求低，條件易控，成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。其中，苯磺酸衍生物在脫水劑的作用下接枝到陶瓷粉末表面，使得該苯磺酸衍生物與陶瓷粉末之間結(jié)合牢固，不易脫落分離；將接枝后的陶瓷粉末與LiOH的離子置換反應(yīng)，使得苯磺酸衍生物含有-SO₃Li功能基團(tuán)，從而提高了陶瓷涂覆隔膜的親水性以及離子交換能力，提高了陶瓷涂覆隔膜的電解液浸潤能力。因此，由上述陶瓷涂覆隔膜的制備方法所制備的陶瓷涂覆隔膜含有與聚烯烴微孔膜結(jié)合的經(jīng)接枝改性的苯磺酸衍生物，使得該陶瓷涂覆隔膜具有較高的離子交換能力和親水性，其電解液浸潤能力強，破膜溫度高，提高了其安全性。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例陶瓷涂覆隔膜制備方法的工藝流程示意圖；

圖2為實施例1中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜的掃描電鏡圖；

圖3為對比實例1中PP微孔膜原材料的掃描電鏡圖；

圖4是實施例2中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜的吸收電解液能力測試效果圖；

圖5為對比實例1中PP微孔膜原材料的吸收電解液能力測試效果圖；

圖6為實施例1、2中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜與對比實例1的PP微孔膜原材料的破膜溫度圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供了一種具有電解液浸潤能力、安全性高的陶瓷涂覆隔膜的制備方法，其工藝流程如圖1所示。該陶瓷涂覆隔膜的制備方法包括如下步驟：

S01.接枝陶瓷粉末的制備：

將苯磺酸衍生物在脫水劑的作用下接枝到陶瓷粉末表面，獲得接枝陶瓷粉末，并將所述接枝陶瓷粉末進(jìn)行洗滌；

S02.含鋰離子的功能微粉的制備：