[發明專利]陶瓷涂覆的電池隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010021708.0
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111081951A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 王志豪;陶晶;王思雙;陳瀚
• 申請（專利權）人: 重慶云天化紐米科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 霍本俊

本發明公開了一種陶瓷涂覆的電池隔膜及其制備方法；所述電池隔膜包括基膜和涂覆于基膜單側或雙側的陶瓷涂層，所述陶瓷涂層含有摻雜氧化鋁的氮化硼粉體，所述摻雜氧化鋁的氮化硼粉體中氧化鋁與氮化硼的質量比為1?12:1。本發明將摻雜氧化鋁的氮化硼粉體作為電池隔膜涂層材料，摻雜氧化鋁的氮化硼粉體是氧化鋁通過劇烈研磨后嵌入氮化硼片層中形成的雜化氮化硼片層材料，該材料中氧化鋁與氮化硼片層之間產生了鍵合效應，形成更加豐富的離子傳輸孔道，對離子跨膜傳輸過程產生了更積極的影響，從大大減小了電芯內阻，提高了電容量保持率和循環能力。

技術領域

本發明屬于鋰電池隔膜材料領域，具體涉及一種陶瓷涂覆的電池隔膜及其制備方法。

背景技術

隔膜是鋰離子電池中關鍵的內層組件。電池的容量，循環性能和充放電電流密度，耐高溫及高強度，安全保障等關鍵性能都與隔膜有直接的關系。

市場上目前使用最多的鋰離子電池隔膜是聚烯烴隔膜，或者是以聚烯烴隔膜為基材的涂布隔膜。聚烯烴是非極性材料，與極性的電解質小分子極性相差較大，導致聚烯烴隔膜與電解液親和力不足，不利于長時間保有大量電解質，極大影響電池性能。同時，由于聚烯烴材料的熱穩定性較差，電池中隔膜受熱時收縮使正負極短路，易造成電池爆炸，引發安全問題。陶瓷涂覆工藝可以解決聚烯烴隔膜熱穩定性差的缺陷，但是單一的常規陶瓷涂層有機、無機材料的界面相溶性較差，往往導致嚴重的掉粉問題，同時增加隔膜厚度、電池內阻，使電池能量密度降低，循環能力下降。

基于目前聚烯烴隔膜以及陶瓷涂布隔膜面臨的問題，本領域技術人員迫切需要開發一種優良涂層的隔膜，解決以上電池安全問題，同時保證鋰離子電池的化學穩定性、提高離子電導率、電容量保持率，延長循環壽命。氮化硼是一種耐高溫、無毒、高導熱、耐腐蝕、高絕緣，綜合性能優異的陶瓷材料，最常見的六方氮化硼，具有類似石墨的層狀結構，呈現松散狀態，介電常數為4，具有良好的電絕緣性和優異的導熱性，是陶瓷材料中導熱性能最好的材料。它在化學與機械上與金屬鋰穩定，提供了高度的電子絕緣，當電池運行時，仍能提供穩定的離子通道，從而實現穩定的循環。因此，將氮化硼作為鋰離子電池隔膜涂層材料，是目前解決傳統采用氧化鋁等陶瓷涂覆隔膜安全性差，循環性能不穩定等問題的優選方案。

已有現有技術公開了將氧化鋁與氮化硼混合作為鋰離子電池隔膜涂層材料，例如公開號為CN 109860477 A的專利文獻公開了一種復合隔膜，復合隔膜主體包括聚合物隔膜和無機納米材料層，無機納米材料層采用六方氮化硼或六方氮化硼與氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氧化鋁或氮化硅中的一種或幾種材料的混合材料。但是，上述現有技術只是將氧化鋁與氮化硼簡單混合，氧化鋁和氮化硼不能產生相互作用，對隔膜性能的提升作用有限。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種陶瓷涂覆電池隔膜及其制備方法，能夠減小電芯內阻，提高離子電導率，提高循環能力。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種陶瓷涂覆的電池隔膜，包括基膜和涂覆于基膜單側或雙側的陶瓷涂層，所述陶瓷涂層含有摻雜氧化鋁的氮化硼粉體。

作為優選的技術方案，所述摻雜氧化鋁的氮化硼粉體中氧化鋁與氮化硼的質量比為1-12:1。

作為優選的技術方案，所述摻雜氧化鋁的氮化硼粉體中氧化鋁與氮化硼的質量比為10:1。

作為優選的技術方案，所述摻雜氧化鋁的氮化硼粉體的制備方法為：先將氧化鋁粉體與氮化硼粉體干混研磨，然后將共混粉體配制成60-90wt％的高固含量水性分散液，再進行研磨，得到摻雜氧化鋁的氮化硼粉體。

作為優選的技術方案，所述氮化硼為六方氮化硼。

作為優選的技術方案，所述氮化硼的粒徑為0.5-3μm，所述氧化鋁的粒徑為30-800nm。