[發明專利]陶瓷漿料、陶瓷隔膜和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201911229008.4
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN111072317B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 張文靜;王莉;吳斌;章峰勇;王小記;柳青
• 申請（專利權）人: 樂凱膠片股份有限公司
• 主分類號: C04B26/18
• 分類號: C04B26/18;H01M50/403;H01M50/446;H01M10/0525;C04B40/02;C04B111/90;C04B111/94
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 尹璐

本發明提供了陶瓷漿料、陶瓷隔膜和鋰離子電池。該陶瓷漿料包括：層狀無機材料；納米陶瓷顆粒；粘合劑；助劑；水，其中，所述層狀無機材料的徑厚比為150～400。該陶瓷漿料的穩定性強，能夠滿足實際生產需求，且其能夠延長鋰離子電池中鋰枝晶的生長路徑，從而使得陶瓷隔膜的抗鋰枝晶穿刺性能好；同時，該陶瓷漿料所形成的陶瓷涂層可以使得陶瓷隔膜的熱收縮程度小，穩定性好。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池隔膜技術領域，具體的，涉及陶瓷漿料、陶瓷隔膜和鋰離子電池。

背景技術

目前，隨著環境污染和能源短缺等問題的日益加劇，具有高能量密度、長循環壽命、大功率密度、無記憶效應等優點的鋰離子電池愈發被國際認可并被廣泛用于數碼電子產品、新能源汽車等諸多領域。作為起著隔離電池正負極防止短路、傳導鋰離子等重要作用的關鍵內層組件之一的隔膜，其性能決定著電池的界面結構、內阻等，并影響著電池的容量、循環壽命，尤其電池的安全性能。而傳統的聚乙烯、聚丙烯及其他熱塑性高分子材料制備的隔膜在接近熔點時，均會因熔化而收縮變形，進而引起短路，并引發火災甚至爆炸。同時，鋰枝晶的生長會不斷消耗電解液并導致金屬鋰的不可逆沉積，形成死鋰造成低庫倫效率，甚至還會刺穿隔膜導致鋰離子電池內部微短路，造成電池的熱失控引發燃燒爆炸，為鋰電池的使用帶來安全隱患。

在相關技術中，為優化隔膜的熱穩定性、抗鋰枝晶穿刺等性能，通常在隔膜表面涂覆陶瓷涂層，使之在充放電過程中即使發生大面積放熱致使有機底膜發生熔化，仍能保持隔膜的完整性，從而能在一定程度上防止隔膜因大幅度收縮造成瞬間大面積短路；同時，涂覆陶瓷涂層使得隔膜的耐穿刺能力有所提高，并且在一定范圍內，涂層越厚，隔膜的耐穿刺性能越好。然而，涂覆較厚的陶瓷涂層必然引起隔膜整體厚度及面密度的增加，這與隔膜輕薄化趨勢相悖；并且相比未涂覆涂層的有基底膜相比，涂覆普通陶瓷涂層的鋰電隔膜的抗鋰枝晶穿刺能力并未得到較大提升。

因而，現有的鋰離子電池的相關技術仍有待改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種穩定性強、能夠滿足實際生產需求、能夠延長鋰離子電池中鋰枝晶的生長路徑、使得陶瓷隔膜的抗鋰枝晶穿刺性能好、所形成的陶瓷涂層可以使得陶瓷隔膜的熱收縮程度小或者穩定性好的陶瓷漿料。

在本發明的一個方面，本發明提供了一種陶瓷漿料。根據本發明的實施例，該陶瓷漿料包括：層狀無機材料；納米陶瓷顆粒；粘合劑；助劑；水，其中，所述層狀無機材料的徑厚比為150～400。發明人發現，該陶瓷漿料的穩定性強，能夠滿足實際生產需求，且其能夠延長鋰離子電池中鋰枝晶的生長路徑，從而使得陶瓷隔膜的抗鋰枝晶穿刺性能好；同時，該陶瓷漿料所形成的陶瓷涂層可以使得陶瓷隔膜的熱收縮程度小，穩定性好。

根據本發明的實施例，所述層狀無機材料的徑厚比為200～350。

根據本發明的實施例，所述層狀無機材料的比表面積為50m²/g～750m²/g。

根據本發明的實施例，所述層狀無機材料的比表面積為200m²/g～500m²/g。

根據本發明的實施例，所述層狀無機材料包括蒙脫土、層狀雙金屬氫氧化物、云母粉和滑石粉中的至少一種。

根據本發明的實施例，所述層狀無機材料為蒙脫土。

根據本發明的實施例，所述蒙脫土的晶片厚度不大于25nm。

根據本發明的實施例，所述陶瓷漿料中各組分的重量份數如下：層狀無機材料5重量份～20重量份；納米陶瓷顆粒10重量份～30重量份；粘合劑5重量份～25重量份；助劑0.5重量份～3重量份；水40重量份～65重量份。