[發明專利]一種低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201811005634.0
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109461866A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 李建華;程素貞;王政強;李俊良;孫藝海;閆紹軍
• 申請（專利權）人: 上海頂皓新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 北京智為時代知識產權代理事務所(普通合伙) 11498
• 代理人: 楊靜;王加嶺

本發明提供了一種低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜及其制備方法，所述低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜，包括基材和其上涂覆的陶瓷層，所述陶瓷層是包括水性疏水基聚合物分散液和納米陶瓷粉體的混合物涂覆干燥后得到的，其中，所述納米陶瓷粉和水性疏水基聚合物分散液的質量比為1：0.03?0.3；所述水性疏水基聚合物是蠟類，或者自交聯的聚合物，或者含有烴基、?X、?NO₂、?CH₃、?(CH₂)N的憎水基團中的一種或兩種以上的水性聚合物，其中X為鹵素原子。采用本發明的低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜，能夠解決鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜中水分含量容易過高的問題，縮短了電芯的烘烤時間，降低了加工過程中的能耗。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別是涉及到一種鋰離子電池陶瓷隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池一般包括正極材料，負極材料，隔膜和電解質。在鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。對于鋰電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要耐受有機溶劑的隔膜材料，多采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。工業上對于鋰離子電池隔膜的要求包括：(1)具有電子絕緣性，保證正負極的機械隔離；(2)有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導率，對鋰離子有很好的透過性；(3)由于電解質的溶劑為強極性的有機化合物，隔膜必須耐電解液腐蝕，有足夠的化學和電化學穩定性；(4)對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力；(5)具有足夠的力學性能，包括穿刺強度、拉伸強度等，但厚度盡可能小；(6)空間穩定性和平整性好；(7)熱穩定性和自動關斷保護性能好。動力電池對隔膜的要求更高，通常采用復合膜。(8)隔膜受熱收縮要小，否則會引起短路，進而引發電池熱失控。

當前，商品化的鋰離子電池隔膜多為聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)材料。該類隔膜除了疏水性強，對電解液的浸潤性和保濕性差之外，其突出問題是在不正常充放電的過程中，溫度的升高使得隔膜收縮變形或破膜，最終導致電池的極片直接接觸使得電池發生短路，極端情況下發生電池爆炸；而且，近年由于廣泛使用的三元電極材料的鋰離子電池的容量提升，更加劇了這種安全問題。

從隔膜角度出發，可將市場化的聚烯烴類隔膜涂覆耐高溫阻燃的陶瓷材料來降低這些安全問題的發生，提高鋰電池使用的安全性以及制造商生產經營的安全性，同時還可以解決隔膜對電解液的浸潤性和保濕性差等問題，此外，也提高了鋰電池的抗沖擊能力和熱穩定性；但是，涂覆陶瓷材料帶來的問題是陶瓷材料極易吸水，會導致涂層膜的含水量升高。

水分對鋰離子電池的性能影響巨大，當電池內水分含量在合適的范圍內時，能促進負極表面固體電解質界面膜(solid electrolyte interface，SEI)膜的形成，提升電池的性能，但是當水分含量超過該范圍時，就很容易造成電池脹氣、內阻偏高、自放電增大等等一系列嚴重后果。因此，電池企業對鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜的水分含量要求越來越高，這大大限制了陶瓷涂覆隔膜的應用和發展。

因此，基于上述缺陷，本發明提出一種低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是提出一種低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜及其制備方法。

所述低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜的水分含量低，能夠克服現有技術中的鋰離子電池隔膜加工工藝中容易導致水分含量過高，因此造成電池脹氣、內阻偏高、自放電增大等等一系列嚴重現象的問題。

本發明采用如下技術方案：

一種低水分鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜，包括基材和其上涂覆的陶瓷層，所述陶瓷層是包括水性疏水基聚合物分散液和納米陶瓷粉體的混合物涂覆干燥后得到的。