[發明專利]多層共擠涂覆制備鋰電池復合隔膜的方法

在審

• 申請號: 201410736808.6
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104466060A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 謝傳毅;顏炳輝;陳欣漢;張文俊;鐘騰英;程勇芳
• 申請（專利權）人: 廣東梅雁吉祥水電股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 深圳市碩法知識產權代理事務所(普通合伙) 44321
• 代理人: 李曉陽

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜，尤其是涉及一種能提高隔膜熱安全性和使用壽命且不會對環境造成污染的多層共擠涂覆制備鋰電池復合隔膜的方法。

背景技術

作為鋰電池四大材料之一的隔膜，盡管并不參與電池中的電化學反應，但卻是鋰電池中關鍵的內層組件。電池的容量、循環性能和充放電電流密度等關鍵性能都與隔膜有著直接的關系，隔膜性能的改善對提高鋰電池的綜合性能起著重要作用。在鋰電池中，隔膜吸收電解液后，可隔離正、負極，以防止短路，但同時還要允許鋰離子的傳導。而在過度充電或者溫度升高時，隔膜還要有高溫自閉性能，以阻隔電流傳導防止爆炸。不僅如此，鋰電池隔膜還要有強度高、防火、耐化學試劑、耐酸堿腐蝕性、生物相容性好、無毒等特點。在聚烯烴隔膜上涂覆功能層是現階段改善和提高其性能一種最直接最有效的方法。

發明內容

為克服上述缺點，本發明提供一種能提高隔膜熱安全性和使用壽命且不會對環境造成污染的多層共擠涂覆制備鋰電池復合隔膜的方法及裝置。

本發明的目的是通過以下技術措施實現的，一種多層共擠涂覆制備鋰電池復合隔膜的方法，包括如下步驟：

步驟1：配置水性細菌纖維素漿料和水性陶瓷漿料；

步驟2：以聚烯烴隔膜作為涂布基材，在基材表面依次涂布水性陶瓷涂層、水性細菌纖維素涂層，涂布速率為5～100m/min，經過30～100℃烘箱烘干，得到最終聚烯烴層/陶瓷層/細菌纖維素層三層復合隔膜。

作為一種優選方式，所述步驟1中水性細菌纖維素漿料配制方法為：

以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、表面活性劑、分散劑、增稠劑在常溫加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；再加入細菌纖維素，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1％～2％的水溶性高分子增稠劑，0.01％～2％的水性分散劑，0.01％～1％的表面活性劑，0.1％～5％的水性膠黏劑，5％～25％的細菌纖維素，67％～83％的去離子水，上述都為質量分數。

作為一種優選方式，所述步驟1中水性陶瓷漿料配制方法為：

以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、增稠劑在常溫下加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；然后在上述溶液中依次加入表面活性劑、水性分散劑和陶瓷粉末，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1％～2％的增稠劑，0.01％～2％的水性分散劑，0.01％～1％的表面活性劑，0.1％～5％的水性膠黏劑，5％～25％的陶瓷粉末粒子，67％～83％的去離子水，上述都為質量分數。

作為一種優選方式，所述細菌纖維素為木醋桿菌合成的纖維素。

作為一種優選方式，所述陶瓷粉末粒子為SiO₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、ZnO、SnO₂、ZrO₂中的任意一種或者多種；粒徑范圍為0.01μm～10μm。

本發明涂覆有二種功能涂層，其中的陶瓷涂層能提高隔膜的熱安全性并能提高電解液對隔膜的浸潤性，便于電解液的吸收；而細菌纖維素涂層中的細菌纖維素能夠在電解液中溶脹，有良好吸收和保持電解液的能力，具有較高的電導率，從而使鋰電池具有良好的循環使用壽命。同時，能使電池正負極很好的粘結貼合，提高電芯硬度和形體保持能力。二種涂布漿料所用溶劑均為水，不含丙酮、DMF、NMP等有機溶劑，不會對環境造成污染，不會危害工人的健康。作為工業化生產的產品，使用水作為溶劑極大地降低了生產成本，使產品更具競爭力。

附圖說明

圖1為本發明實施例電池隔膜的剖面圖。

具體實施方式

下面對本發明作進一步詳細說明。

一種多層共擠涂覆制備鋰電池復合隔膜的方法，參考圖1，復合隔膜包括依次層疊的聚烯烴隔膜1、陶瓷涂層2和細菌纖維素涂層3。其制備方法包括如下步驟：

步驟1：配置水性細菌纖維素漿料和水性陶瓷漿料；

步驟2：以聚烯烴隔膜1作為涂布基材，在基材表面依次涂布水性陶瓷涂層2、水性細菌纖維素涂層3，涂布速率為5～100m/min，經過30～100℃烘箱烘干，得到最終聚烯烴層/陶瓷層/細菌纖維素層三層復合隔膜。

本發明的多層共擠涂覆制備鋰電池復合隔膜的方法，在前面技術方案的基礎上，步驟1中水性細菌纖維素漿料配制方法為：