[發明專利]一種低水分陶瓷涂層、陶瓷漿料及其制備方法、陶瓷隔膜及鋰離子電池電芯

有效

• 申請號: 201810633342.5
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108841025B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 賈海;王海文;張海峰;戴靜聞;白莉
• 申請（專利權）人: 中航鋰電技術研究院有限公司;中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C09D1/00;C09D7/65;H01M10/0525;H01M50/40;H01M50/403;H01M50/434;C08L23/06
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 于寶慶;李華

本發明公開了一種低水分陶瓷涂層、陶瓷涂料及其制備方法、陶瓷隔膜和鋰離子電池電芯。該陶瓷涂料的特點在于引入兩種酸堿性不同的添加物，其中酸性添加物和堿性添加物的質量用量分別為陶瓷漿料固含量的0.1％～10％和0.1％～8％。酸性添加物加入呈堿性的氧化鋁陶瓷粉體與水的混合液中，與氧化鋁表面的羥基及混合液中的氫氧根離子反應結合，形成弱酸性混合物，再加入堿性添加物中和多余氫離子，從而控制陶瓷漿料的pH值為6.6～7.4。通過控制陶瓷漿料的酸堿度，使得最終陶瓷涂層及陶瓷隔膜產品中水分含量相對較低。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種低水分陶瓷涂層、陶瓷漿料及其制備方法、陶瓷隔膜及鋰離子電池電芯。

背景技術

早期，隨著手機、電腦、相機等數碼產品的普及，鋰離子電池行業獲得了長足的發展。近期，由于大容量鋰離子電池在電動汽車、儲能、軌道交通行業的巨大市場，鋰離子電池行業展現出更加廣闊的發展前景。

鋰離子電池正極材料目前主要為磷酸鐵鋰與三元材料。磷酸鐵鋰受限于自身性質，無法滿足電池高能量密度要求。三元材料的克容量較磷酸鐵鋰高，且為進一步提高三元材料容量水平，高鎳三元材料如622、811等類型材料獲得了長足研究與開發。由于三元材料中鎳元素易于水反應分解，導致材料性能下降，因此高鎳三元材料對生產環境及電芯水分含量的要求較高。

鋰離子電池隔膜是鋰離子電池的關鍵組件，必須具備良好的化學穩定性、電化學穩定性和一定的拉伸強度和耐穿刺強度，以防止電池短路。同時，其還提供了正負極間鋰離子穿透的通道，具有電解液吸收和保持能力，實現鋰離子電池的正常循環。目前常用的商品化鋰離子電池隔膜是聚烯烴(如聚乙烯或聚丙烯)的單層或多層膜。由于傳統聚烯烴隔膜的熔點較低，受熱后會出現收縮，造成電池正負極接觸短路，且對電解液浸潤性不佳，因此對隔膜的改性研究逐漸發展。目前市場上也逐漸出現了用于鋰離子電池的陶瓷隔膜，是在基材隔膜的一側或兩側表面設置陶瓷涂層，常見的陶瓷涂層所用的陶瓷粉體為納米氧化鋁顆粒。

如現有技術中，CN104269509A公開了一種鋰電池用陶瓷涂覆隔膜，包括陶瓷涂層或基材隔膜，所述陶瓷涂層由水性陶瓷涂覆漿料均勻涂覆在基材隔膜表面制成，所述水性陶瓷涂覆漿料中包括：10-30wt％的氧化鋁、0.5-3wt％的粘接物、0.2-1.0wt％的添加物和0.01-0.1wt％的助物，所述氧化鋁為粒徑比D1/D2為 0.10-0.20的納米氧化鋁粉體。基材隔膜表面涂覆的陶瓷涂層的厚度為2.0-5.0μm。其在制備過程中，將納米氧化鋁粉體分散在去離子水中制備納米氧化鋁水分散液，納米氧化鋁水分散液的固含量為20-40％，并調節其pH值為4.0-5.0，后與粘結物、添加物和助物進行混合，配制陶瓷涂覆漿料。該陶瓷涂覆隔膜能提高鋰離子電池的安全性和循環壽命。

但是，現有技術的陶瓷漿料均采用水系合漿工藝，致使陶瓷隔膜的陶瓷涂層中水分含量較高；此外，作為陶瓷涂層主體的氧化鋁具有較大比表面積，其表面有相當數量的裸露羥基，具有較強的吸水性。而陶瓷隔膜中含水量較高，會嚴重影響高鎳三元材料的性能。因此，控制陶瓷隔膜干燥后的水分含量，對于提高高鎳三元材料電池的性能和提高電池品質具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種低水分陶瓷涂層制備方法，能獲得水分含量較低的陶瓷涂層及陶瓷隔膜。

本發明的第二個目的是提供一種上述陶瓷涂層用陶瓷漿料及其制備方法。

本發明的第三個目的是提供一種采用上述陶瓷漿料制備的陶瓷隔膜。

本發明的第四個目的是提供一種采用上述陶瓷隔膜的鋰離子電池電芯。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：一種陶瓷漿料，是由酸性添加物、堿性添加物、陶瓷粉體和水形成的pH為6.6～7.4的均勻混合物。