[發明專利]一種超薄電極支撐型無機隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810688466.3
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109004153A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 金翼;孫召琴;赫歡歡;穆居易;徐彬;胡晨;王綏軍;黎可;呂剛;劉家亮;劉超群
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

本發明提供了一種超薄電極支撐型無機隔膜及其制備方法所述無機隔膜由以下重量份的物質組成：(800?1200)份陶瓷粉、(80?140)份粘結劑和(0?40)份分散劑；其中，所述陶瓷粉由兩種及以上不同粒徑的顆粒混合而成且不同顆粒的粒徑分布在100nm與20μm之間；所述無機隔膜的膜厚為(10?100)μm。本發明通過將無機陶瓷粉與少量粘結劑的膠液混合，得到適當濃度的漿料，同時控制漿料的固含量，使涂覆在鋰離子電池電極片上的無機陶瓷隔膜厚度均勻且較薄。進一步的，對無機陶瓷粉粒子的粒徑進行篩選，有利于降低無機陶瓷膜的厚度，使得最終制得的無機隔膜厚度可達15～60μm，有利于提高鋰離子電池的能量密度。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體而言，涉及一種超薄電極支撐型無機隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、功率特性好、循環壽命長和無記憶效應等優點，但其具有的安全性問題限制了其在生活中的應用。目前我們廣泛使用的以聚丙烯、聚乙烯等高分子化合物制備成的電池隔膜，易在電池過熱時熔化或被鋰枝晶刺穿，進而導致短路和安全問題。此外，進一步開發的涂覆型有機/無機復合隔膜和聚合物電解質隔膜仍然存在熱穩定性差、離子電導率差等問題。而無機隔膜相較于有機高分子隔膜或者有機/無機復合隔膜，具有更好的電解液親性和更好的熱穩定性。

無機隔膜又分為自支撐型及電極支撐型兩種，其中，關于自支撐型無機隔膜，Aninorganic membrane as a separator for lithium-ion battery(Xiang,H.；Chen,J.；Li,Z.；Wang,H.，J.Power Sources196，8651-8655(2011))公開了一種純氧化鋁無機隔膜，其孔隙率可高達70％，高于常用PP和PE隔膜的40-50％，但是厚度為200μm，比常用的PP和PE隔膜厚好幾倍。雖然此類型全無機隔膜可以有很好的電解液親和性和熱穩定性，但是它們比常用的高分子隔膜要厚很多，降低了電池的體積能量密度，它們的制備方法相對來說也比較復雜，不利于工業化生產。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種超薄電極支撐型無機隔膜及其制備方法，旨在解決現有電極支撐型無機隔膜厚度較厚的問題。

具體地，本發明第一方面提出了一種超薄電極支撐型無機隔膜，所述無機隔膜由以下重量份的物質組成：(800-1200)份陶瓷粉、(80-140)份粘結劑和(0-40)份散劑；其中，所述陶瓷粉由兩種及以上不同粒徑的顆粒混合而成且不同顆粒的粒徑分布在100nm與20μm之間；所述無機隔膜的膜厚為(10-100)μm，優選的，無機隔膜的厚度為(15-60)μm。

具體而言，陶瓷粉為α-Al₂O₃、SiO₂、CaCO₃、ZrO₂和TiO₂中的至少一種。可以優選為SiO₂、CaCO₃和ZrO₂中的一種，進一步優選為SiO₂。粘結劑選自聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚環氧乙烷和聚丙烯腈中的至少一種；分散劑為羧甲基纖維素、乙二醇和正丙醇中的至少一種。粘結劑和分散劑相配合，可以緩解將陶瓷粉漿料涂覆在電池極片的過程中電池極片體積膨脹的現象，從而能夠避免陶瓷粉顆粒從電池極片上脫落的現象。本發明實施例中的陶瓷粉、粘結劑和分散劑均為市售產品，對其來源不做任何限定。

具體實施時，陶瓷粉、粘結劑與分散劑的重量比為(800-1000)：(100-120)：(25-30)；優選為1000:120:34。