[發明專利]一種電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法

在審

• 申請號: 201811543151.6
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109802072A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 孫召琴;金翼;穆居易;徐彬;胡晨;王綏軍;黎可;劉家亮;劉超群;李松;毛海波
• 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

本發明提供了一種電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法，包括以下步驟：選取陶瓷粉末，配置粘合劑及分散劑溶液，將三種物質以一定的質量比混合后形成漿料，按照預設的涂覆條件，將漿料涂覆在電池極片的兩面上，涂覆完成后收卷、裁片，由此得到電極支撐型的無機隔膜復合電極片。本發明通過通過將交聯三維網絡粘結劑用于陶瓷隔膜的制備過程中，在400℃以上的高溫環境下對交聯的粘合劑進行烘烤試驗，以確定隔膜的機械性能不受影響，然后再選用該交聯的粘合劑制備無機隔膜；制備工藝簡單，同時電極支撐型無機隔膜具有和電極一樣的柔軟性，利于生產，能夠消除脆而易碎帶來的安全隱患。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體而言，涉及一種電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法。

背景技術

與傳統的有機隔膜相比，無機隔膜原材料成本低廉，可顯著減低隔膜的成本；機械強度高，鋰枝晶很難穿透；耐熱溫度高，在400℃仍可保持結構的完整性；電解液親和性好，其中大量高孔隙率高比表面積的納米無機微粒的存在，能提高隔膜的吸收電解液和保液性能。無機隔膜又分為自支撐型無機隔膜及電極支撐型無機隔膜，自支撐型無機隔膜制備工藝復雜，成膜較厚，一般大于100μm，且與現有鋰離子電池生產工藝設備兼容性差，難以實現商業規模化應用。而電極支撐型無機隔膜，是將無機漿料直接涂敷在鋰離子電池極片上，形成無機隔膜復合電極，涂敷隔膜后的正負極片直接組合成電芯，并完成注液，可實現規模化生產，因此，開發電極支撐型無機隔膜是目前無機隔膜技術的主要趨勢。

電極支撐型無機隔膜，是將無機陶瓷漿料直接涂敷于電池極片上，與鋰離子電池正負極片形成無機隔膜復合電極，因此，無機隔膜制備工藝要滿足鋰離子電池生產設備需求及涂覆過程中與極片柔韌性的匹配性。而無機隔膜基于陶瓷粉末固有的特性，成膜較脆，易斷裂，且在復合電極裁切過程中出現掉料的問題，無法真正的用于大規模的實際生產中。

無機隔膜在制備過程中，除了陶瓷粉末后，還需要極小量的粘合劑粘合劑，目前用于無機隔膜的粘合劑粘合劑主要以聚偏氟乙烯、聚乙烯醇等為主，對于現有的粘合劑粘合劑，在超高溫使用環境下，粘合劑粘合劑微觀結構受高溫影響，在隔膜的使用環境中無法保持機械結構完整性，容易造成正負極接觸，引起電池熱失控，引發安全問題。例如PVDF，不考慮與SEI在溫度下化學反應，熱變形溫度為112到145℃，熔化溫度為175℃，熱分解溫度為390℃，在超高溫使用環境下（400℃），粘合劑粘合劑本身的機械強度降低，無法支持電芯正常的機械載荷，粘合劑粘合劑結構的破壞，使得電池發生熱失控的風險增大。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法，旨在解決現有無機隔膜中粘合劑在高溫下機械強度較低容易導致電池發生熱失控的問題。

本發明提出了一種電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法，包括以下步驟：步驟（1），按照預設比例稱取（1000-1200）重量份的陶瓷粉；步驟（2），取（100-120）重量份的水溶性粘合劑按照預設比例配置成一定濃度的膠液；步驟（3），將上述陶瓷粉和粘合劑粘合劑的水膠溶液按照預設比例混合得到漿料，經超聲波分散及機械攪拌一段時間，得到無機陶瓷涂覆懸濁液；步驟（4），將所述無機陶瓷涂覆懸濁液以預設厚度涂敷于成卷的電池極片表面，并將所述電池極片置于（50-60）℃的條件下烘干后收卷、裁片，即可得到電極支撐型無機隔膜復合電極片。

進一步地，上述電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法中，所述陶瓷粉為α-Al₂O₃、SiO₂、CaCO₃、ZrO₂和TiO₂中的至少一種。

進一步地，上述電極支撐型無機隔膜復合電極片的制備方法中，所述粘合劑包括聚乙烯醇與聚醚酰亞胺的組合物、聚丙烯酸與羧甲基纖維素鈉的組合物、聚乙烯醇與聚丙烯酸的組合物或聚酰亞胺酸。