[發明專利]一種鋰電池微孔隔膜及其制備工藝

有效

• 申請號: 201210362712.9
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102916149A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 程建良;戴錚;羅鶯
• 申請（專利權）人: 東莞市創明電池技術有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;C08J9/28;C08J9/26;C08J9/36;C08J7/06;C08L23/12;C08L23/06
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 田利瓊

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其是指一種鋰電池微孔隔膜及其制備工藝。

背景技術

鋰電池中隔膜起著防止正、負極短路，并在充放電過程中提供鋰離子通道。隔膜本質上就是一層多孔的塑料聚乙烯或者聚丙烯薄膜。但它對鋰離子電池的容量、循環性能以及安全性能起到非常大的作用。隔膜技術含量高的原因在于它的造孔工藝難度大。目前國際上隔膜的主流產品是經橫向和縱向精密拉伸的單層聚丙烯(PP)納米微孔膜、單層聚乙烯(PE)納米微孔膜、PP/PE/PP三層復合納米微孔膜等類型。

隨著新能源汽車的逐漸推廣，預計新能源汽車將令鋰電池隔膜的需求成倍增長。不僅對鋰電池行業，對整個電動汽車行業發展都將具有革命性的意義。然而，鋰離子電池的新能源汽車由于安全性問題的頻出，推廣速度遠遠低于行業預期，為了解決鋰離子電池的安全性問題，在原有聚乙烯或者聚丙烯隔膜表面涂覆一層安全性好的陶瓷層（納米氧化鋁層）的工藝，涂覆后的陶瓷涂覆層隔膜耐熱能力面向提高，電池的安全性得到顯著改善，然而涂覆后的隔膜由于陶瓷涂覆層會阻塞隔膜原有的孔隙，導致陶瓷涂覆層后隔膜的透氣度降低，從而影響電池的循環。

發明內容

本發明針對目前涂覆陶瓷層的鋰電池隔膜透氣性存在的不足，而提供一種鋰電池微孔隔膜及其制備工藝，為實現以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰電池微孔隔膜，所述微孔隔膜包括設置納米微孔的隔膜基層，所述隔膜基層上覆蓋一層陶瓷涂覆層，所述陶瓷涂覆層的厚度為1-10μm,所述陶瓷涂覆層內密布孔徑為30-100nm的透氣孔。

較佳的，所述隔膜基層為單層聚丙烯孔膜、單層聚乙烯膜或聚丙烯聚乙烯構成的三層復合膜。

較佳的，所述陶瓷涂覆層為氧化鋁或氧化鋯陶瓷涂覆層。

如上所述的鋰電池微孔隔膜的制備工藝，包括以下制備工藝：

（1）、涂膜液的制備：在膠液加入質量比為0.3%-2.5%造孔劑，攪拌至溶解；然后加入陶瓷粉末攪拌均勻。

（2）、涂膜液的涂覆：將步驟1中制備的涂覆液涂覆在納米微孔的隔膜基層上；

（3）、烘干：將步驟2中的涂覆涂膜液的隔膜基層在低于造孔劑分解的溫度下對涂覆的隔膜進行烘烤，烘道采用多段不同溫度加熱的方式：各段烘箱溫度按照40-45℃、50-55℃、65-70℃、75-80℃，使覆涂膜液的隔膜基層加熱溫度逐段升高:涂膜液中溶劑在烘道內慢慢揮發，隨著溶劑的不斷揮發，溶解在溶劑內的造孔劑在隔膜內部原有的孔隙和涂覆的陶瓷層內結晶析出并占據一定的孔隙位置；隨著烘烤溫度的上升，結晶出來的造孔劑受熱分解產生氣體冒出，同時大量的氣體冒出使涂覆的表面陶瓷層留下均勻的孔隙，從而在隔膜基層表面形成了均勻一致的多孔陶瓷涂覆層，并形成本發明的鋰電池微孔隔膜。

較佳的，所述膠液為PVDF(聚偏二氟乙烯)的NMP(氮甲基吡咯烷酮)的溶液，所述陶瓷粉末占膠液質量比為5%-20%。

較佳的，所述膠液為CMC（羧甲基纖維素鈉）和SBR（丁苯橡膠）的水溶液，所述陶瓷粉末占膠液質量比30%-50%。

較佳的，所述涂膜液還加入流平劑，所述流平劑為聚丙烯酸酯類或有機硅類物質。

較佳的，所述步驟1中造孔劑為碳酸氫胺、草酸、碳酸銨、硝酸胺中任意一種或其任意組合。

較佳的，所述步驟1中陶瓷粉末為氧化鋁或者氧化鋯粉末。

較佳的，所述步驟2中的涂覆方式為噴涂、刷涂、浸涂或者擠壓涂布方式。

本發明的有益效果在于：本發明的一種鋰電池微孔隔膜及其制備工藝，所述微孔隔膜包括設置納米微孔的隔膜基層，所述隔膜基層上覆蓋一層陶瓷涂覆層，所述陶瓷涂覆層的厚度為1-10μm,所述陶瓷涂覆層內密布孔徑為30-100nm的透氣孔；使陶瓷涂覆層密布透氣孔，與納米微孔的隔膜基層的透氣性一致；本發明的微孔隔膜耐熱能力面向提高，使電池的安全性得到顯著改善，陶瓷涂覆層隔膜的孔隙率和透氣度沒有影響，不會構成對電池循環的影響，性能、效果顯著提升。

具體實施方式：

下面結合具體實施例對本發明進一步說明：

本發明的鋰電池微孔隔膜，所述微孔隔膜包括設置納米微孔的隔膜基層，所述隔膜基層上覆蓋一層陶瓷涂覆層，作為較常用的技術形式，隔膜基層選用單層聚丙烯孔膜、單層聚乙烯膜或聚丙烯聚乙烯構成的三層復合膜；本發明鋰電池微孔隔膜的陶瓷涂覆層的較佳的厚度范圍為1-10μm，在此范圍內，性能較佳；本發明的陶瓷涂覆層內密布孔徑為30-100nm的透氣孔。