[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用坡縷石涂覆隔膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610071059.9
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105655521A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南紫皇冠新能源技術(shù)服務(wù)有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源材料領(lǐng)域，特別是一種鋰離子電池用坡縷石涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種二次充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌；充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰子狀態(tài)；放電時則相反。由于鋰離子電池比能量高、工作電壓高、自放電低、循環(huán)壽命好、對環(huán)境友好、安全性能較好，成為了能量儲存與轉(zhuǎn)換應(yīng)用方面的重要化學(xué)電源，在移動通訊設(shè)備、電動工具、電動自行車等方面應(yīng)用廣泛，而且是新能源汽車的重要零部件，新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

目前，以基礎(chǔ)隔膜如聚丙烯、聚乙烯、聚酰亞胺、無紡布制備的鋰離子電池較為“嬌氣”，充放電次數(shù)多了之后，鋰離子的遷移速率會逐漸變慢，鋰離子在負(fù)極表面易出現(xiàn)鋰支晶刺透基礎(chǔ)隔膜，電池正負(fù)極的極片直接接觸，導(dǎo)致電池內(nèi)部的溫度異常升高；同時，基礎(chǔ)隔膜的橫向和縱向的熱收縮百分比升高，使鋰離子電池的安全性能大大降低，極易出現(xiàn)安全性問題。另外，采用特殊的惰性材料如三氧化二鋁等制備的涂覆隔膜成本比較高，鋰離子電池的安全性能和能量密度不夠高，且產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種對鋰離子電池電解液的保液性和浸潤性佳，安全性高，循環(huán)壽命長的鋰離子電池用坡縷石涂覆隔膜及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，

本發(fā)明之鋰離子電池用坡縷石涂覆隔膜，在鋰離子電池用基礎(chǔ)隔膜表面均勻涂覆一層漿料，所述漿料由以下質(zhì)量百分比的原料制成：坡縷石顆粒5.0％-30.0％，分散劑0.1％-1.0％，溶劑50.0％-80.0％，消泡劑5.0％-10.0％，表面活性劑1.0％-2.0％，增稠劑0.5％-1.0％，粘結(jié)劑2.0％-10.0％，各原料質(zhì)量百分比之和為100％。

進(jìn)一步，所述分散劑為BYK-W980分散劑、BYK-W965分散劑、BYK-W990分散劑、BYK-W995分散劑和TH-904分散劑中的一種或幾種。

進(jìn)一步，所述消泡劑為酒精、聚氧丙烯聚氧乙烯有規(guī)二醇和三醇醚中的一種或幾種。

進(jìn)一步，所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和聚乙二醇單辛基苯基醚中的一種或幾種。

進(jìn)一步，所述增稠劑為羧甲基纖維素、黃原膠和明膠中的一種或幾種。

進(jìn)一步，所述粘結(jié)劑為電池級丁苯橡膠乳液、LA132、LA133中的一種或幾種，所述溶劑為去離子水。

本發(fā)明之鋰離子電池用坡縷石涂覆隔膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)漿料制備：向高速分散設(shè)備罐中依次加入上述質(zhì)量百分比的溶劑、表面活性劑、增稠劑、粘結(jié)劑、分散劑、坡縷石顆粒和消泡劑，邊加入邊攪拌，混合均勻，溫度為20-60℃，制備完成后儲存?zhèn)溆茫瑑Υ鏈囟葹?0-40℃；

(2)涂覆：將步驟(1)制備好的漿料過濾，用涂布機(jī)將漿料涂覆在鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜的表面，涂覆速度為10-30m/min；

(3)烘干：將步驟(2)涂覆好漿料鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜烘烤，烘烤溫度分為五區(qū)，依次為60-70℃，71-80℃，81-90℃，71-80℃和60-70℃，烘烤后即制得鋰離子電池用坡縷石涂覆隔膜。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中，坡縷石的粒徑為200-800nm。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中，鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜為聚丙烯、聚乙烯、聚酰亞胺和無紡布中的一種，用涂布機(jī)將漿料涂覆在鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜表面的涂覆厚度為1-12微米(優(yōu)選3-4微米)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)具有優(yōu)良的電解液保液性和浸潤性，安全性能大大提高，透氣性、耐熱性、阻燃性、耐剝離強(qiáng)度和耐穿刺的性能提高，在鋰離子電池用基礎(chǔ)隔膜表面均勻涂覆一層納米級坡縷石顆粒；

(2)鋰離子電池在充放電過程中鋰離子的遷移速率高，能有效防止鋰離子在負(fù)極表面出現(xiàn)鋰支晶，避免基礎(chǔ)隔膜被刺透，涂覆一層納米級坡縷石顆粒；

(3)隔膜橫向和縱向的熱收縮百分比低，能避免鋰離子電池正負(fù)極的極片直接接觸，避免鋰離子電池在使用異常的情況下導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度較高，引發(fā)鋰離子電池安全性問題，坡縷石涂覆隔膜能在基礎(chǔ)隔膜的表面形成排列致密有序的無數(shù)微小的三維網(wǎng)狀間隙，能有效降低基礎(chǔ)隔膜橫向和縱向的熱收縮百分比，橫向熱收縮百分比降低可達(dá)到10-20％，縱向熱收縮百分比降低可達(dá)到2-8％；