[發明專利]一種陶瓷隔膜的制備方法、陶瓷隔膜及動力鋰電池

在審

• 申請號: 201811456665.8
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109659470A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 冷利民;安欣欣;戴亨偉;張耀;王明旺
• 申請（專利權）人: 欣旺達電子股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市明日今典知識產權代理事務所(普通合伙) 44343
• 代理人: 王杰輝

本發明涉及動力鋰電池制造技術領域，特別是涉及一種陶瓷隔膜的制備方法、陶瓷隔膜及動力鋰電池。所述陶瓷隔膜包括基材層和涂覆層，所述基材層包括上表面和下表面，所述涂覆層覆蓋所述基材層的上表面和下表面，所述涂覆層由無機納米陶瓷顆粒制成。本發明旨在解決高溫導致動力鋰電池熱失控，引發動力鋰電池起火、爆炸危害等日常使用安全問題。

技術領域

本發明涉及動力鋰電池制造技術領域，特別是涉及一種陶瓷隔膜的制備方法、陶瓷隔膜及動力鋰電池。

背景技術

近幾年來，新能源汽車產銷量呈現爆發式增長。動力鋰電池作為新能源汽車的核心部件，其安全性問題成為了新能源汽車能否大規模普及應用的關鍵因素和技術難題。隔膜對于鋰電池的安全性起到至關重要的作用。高能量密度動力電池在濫用情況(過充電、內部短路、外部加熱等)下易誘發內部自產熱積聚，產生高溫導致隔膜收縮、熔化，進而造成電池內部大面積短路最終導致電池熱失控，引發電池起火、爆炸危害，嚴重影響人們的日常使用安全。此外，為滿足高能量密度動力電池的發展要求，開發具有高熱穩定性隔膜成為行業發展的迫切需要。

目前，商業化消費類鋰離子電池一般采用具有微孔結構的聚烯烴類隔膜，如聚乙烯(Polyethylene，PE)，聚丙烯(Polypropylene，PP)的單層或多層膜，由于聚合物本身具有較低的熱熔化溫度(120-150℃)，當前行業均通用在隔膜表面單面或雙面涂布一層或多層的陶瓷顆粒保護層，以緩解電池在高溫環境下的熱收縮，減少鋰電池內部因大面積短路導致的熱失控。雖然采用涂覆陶瓷類隔膜熱收縮性及機械強度有一定的提高，但在高容量動力電池應用及安全性方面并未表現出明顯優勢。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種陶瓷隔膜的制備方法、陶瓷隔膜及動力鋰電池，旨在解決高溫導致動力鋰電池熱失控，引發動力鋰電池起火、爆炸危害等日常使用安全問題。

一種陶瓷隔膜，包括基材層和涂覆層，所述基材層包括上表面和下表面，所述涂覆層覆蓋所述基材層的上表面和下表面，所述涂覆層由無機納米陶瓷顆粒制成。

進一步地，所述涂覆層包括第一涂覆層和第二涂覆層，所述第一涂覆層的數量為兩層，所述第二涂覆層的數量為兩層，所述基材層的數量為一層，所述陶瓷隔膜由上到下的層結構為所述第二涂覆層、所述第一涂覆層、所述基材層、所述第一涂覆層、所述第二涂覆層。

進一步地，所述無機納米陶瓷顆粒包括第一無機納米陶瓷顆粒和第二無機納米陶瓷顆粒，所述第一涂覆層由所述第一無機納米陶瓷顆粒制成，所述第二涂覆層由所述第二無機納米陶瓷顆粒制成，其中所述第一無機納米陶瓷顆粒與所述第二無機納米陶瓷顆粒的組成成分不同。

進一步地，所述第一涂覆層由所述第一無機納米陶瓷顆粒制成包括：

由二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、二氧化鋯氣凝膠、二氧化鈦氣凝膠、氧化鈣氣凝膠、氧化鎂氣凝膠粉體中的一種或多種制成。

進一步地，所述第二涂覆層由所述第二無機納米陶瓷顆粒制成包括：

由氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鋯、碳酸鎂、堿式碳酸鎂、碳酸鈣粉體的一種或多種制成。

進一步地，所述基材層為聚烯烴膜、芳綸膜或者聚酰亞胺膜。

進一步地，所述第二涂覆層與第一涂覆層通過粘結劑固定，所述第一涂覆層與所述基材層通過所述粘結劑固定。

進一步地，所述粘結劑為聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸酯或者丁苯橡膠。

本發明還提供一種陶瓷隔膜的制備方法，包括：

將有機溶劑、粘結劑和第一無機納米陶瓷顆粒依次加入高速雙行星攪拌機中攪拌，制備得到粘度為20-50mPa·s，細度為5-10μm的第一陶瓷漿料；

將所述第一陶瓷漿料采用絲網印刷或凹版涂布的方式涂覆到基材層的上表面和下表面，形成第一涂覆層；