[發(fā)明專利]一種陶瓷隔膜及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710133908.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106935778A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴旭倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市賽普克電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;H01M2/14;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 潘俊達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池隔膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陶瓷隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于比能量大、工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、以及需提供動(dòng)力和儲(chǔ)能的產(chǎn)品中，而鋰離子電池的安全性一直是業(yè)界非常關(guān)心的問(wèn)題。其中，用于隔離正負(fù)極片的隔膜，對(duì)鋰離子電池的安全性起著至關(guān)重要的作用。目前行業(yè)通用的隔膜主要為聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴膜；但一般聚烯烴隔膜的耐熱溫度約為130℃，一旦出現(xiàn)短路發(fā)熱，聚烯烴隔膜極易發(fā)生熱收縮，從而引發(fā)電池安全問(wèn)題。

為改善隔膜的熱穩(wěn)定性，目前行業(yè)內(nèi)有在隔膜表面涂覆一層由陶瓷粒子組成的耐熱涂層來(lái)降低隔膜的熱收縮性能，從而減緩鋰離子電池發(fā)生熱失控的問(wèn)題。然而其所采用的陶瓷粒子一般為導(dǎo)熱較差的氧化鋁、氧化鋯等，當(dāng)電池因受穿刺、撞擊、擠壓等而發(fā)生局部過(guò)熱時(shí)，局部熱量無(wú)法及時(shí)傳遞并分散到整體，就很容易使得電池局部溫度超過(guò)130℃，這樣涂覆有耐熱陶瓷層的隔膜同樣容易產(chǎn)生局部收縮并造成短路，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控，使電池發(fā)生著火或爆炸。

有鑒于此，確有必要對(duì)現(xiàn)有的陶瓷隔膜作進(jìn)一步的改進(jìn)，以克服現(xiàn)有陶瓷隔膜導(dǎo)熱性能較差，而無(wú)法及時(shí)傳導(dǎo)并分散熱量來(lái)避免隔膜發(fā)生局部過(guò)熱的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種熱穩(wěn)定性好，安全性高，導(dǎo)熱效果佳的陶瓷隔膜；以克服現(xiàn)有陶瓷隔膜因?qū)嵝阅茌^差，而無(wú)法及時(shí)傳導(dǎo)并分散熱量來(lái)避免隔膜發(fā)生局部過(guò)熱的情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下解決方案：

一種陶瓷隔膜，包括基膜、涂覆于基膜至少一個(gè)表面上的耐熱陶瓷涂層，還包括涂覆于耐熱陶瓷涂層表面和/或基膜另一表面上的導(dǎo)熱陶瓷涂層。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述耐熱陶瓷涂層和所述導(dǎo)熱陶瓷涂層的厚度之比為(0.05～10)：1，優(yōu)選為(0.5～5)：1。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述耐熱陶瓷涂層的厚度為0.5～10μm；所述導(dǎo)熱陶瓷涂層的厚度為1～10μm。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)熱陶瓷涂層包括導(dǎo)熱陶瓷顆粒、粘結(jié)劑和分散劑，所述導(dǎo)熱陶瓷顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)≥80W/(m·K)，優(yōu)選為≥100W/(m·K)。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)熱陶瓷顆粒為碳化硅、氧化鈹、氮化鋁和立方氮化硼中的至少一種。需要說(shuō)明的是，導(dǎo)熱陶瓷顆粒還可以選擇其它陶瓷材料，只要能滿足導(dǎo)熱系數(shù)≥80W/(m·K)的要求即可，若導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)低，會(huì)使得陶瓷隔膜的導(dǎo)熱效果變差，無(wú)法解決陶瓷隔膜局部過(guò)熱的問(wèn)題。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)熱陶瓷顆粒的平均粒徑為0.5～5μm，粒度分布范圍為0.05～10μm。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述耐熱陶瓷涂層包括耐熱陶瓷顆粒、粘結(jié)劑和分散劑，所述耐熱陶瓷顆粒包括氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅、硫酸鋇和氧化鈦中的至少一種。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述耐熱陶瓷顆粒的平均粒徑為0.2～5μm，粒度分布范圍為0.01～10μm。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述耐熱陶瓷涂層和所述導(dǎo)熱陶瓷涂層所采用的粘結(jié)劑均為聚偏氟乙烯、苯乙烯-丁二烯聚合物、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸-苯乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈和羧甲基纖維素鈉中的至少一種。

作為本發(fā)明陶瓷隔膜的一種改進(jìn)，所述基膜為聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合膜、芳綸膜和聚酰亞胺膜中的一種。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種上述任一段所述的陶瓷隔膜的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一、將耐熱陶瓷顆粒、分散劑和粘結(jié)劑一起混合攪拌形成耐熱涂層漿料，并通過(guò)凹版涂布或擠壓涂布的方式將耐熱涂層漿料涂覆在基膜的至少一個(gè)表面上，制得耐熱陶瓷涂層；

步驟二、將導(dǎo)熱陶瓷顆粒、分散劑和粘結(jié)劑一起混合攪拌形成導(dǎo)熱涂層漿料，并通過(guò)凹版涂布或擠壓涂布的方式將導(dǎo)熱涂層漿料涂覆在耐熱陶瓷涂層表面和/或基膜另一表面上，烘干，即得到所述的陶瓷隔膜。