[發明專利]高耐熱涂層漿料、鋰電池用耐高溫隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010864809.4
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112194978A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 袁海朝;徐鋒;蘇柳;蘇碧海;郗騰;李騰
• 申請（專利權）人: 河北金力新能源科技股份有限公司
• 主分類號: C09D179/04
• 分類號: C09D179/04;C09D7/61;C08J7/04;H01M50/403;H01M50/446;H01M50/449;H01M10/052;C08L23/06;C08L23/12
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種高耐熱涂層漿料、鋰電池用耐高溫隔膜及其制備方法，高耐熱涂層漿料的制備方法包括以下步驟：將第一溶劑與無機陶瓷材料混合均勻，砂磨，得到混合液；將聚苯并咪唑、造孔劑、混合液和第二溶劑混合均勻，得到所述高耐熱涂層漿料，制備鋰電池用耐高溫隔膜的方法為：將所述高耐熱涂層漿料涂覆在聚烯烴基膜的雙面或一面，干燥，得到鋰電池用耐高溫隔膜。本發明通過引入聚苯并咪唑，聚苯并咪唑結合本發明的造孔劑、混合液和第二溶劑，協同實現提高隔膜的耐高溫性，進而提高鋰電池安全性。

技術領域

本發明屬于電池隔膜技術領域，具體來說涉及一種高耐熱涂層漿料、鋰電池用耐高溫隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有功率密度高、自放電率低、無記憶效應和放電電壓穩定等優點，已逐步替代傳統鉛酸蓄電池和鎳鎘蓄電池，成為二次電池的主要選擇。鋰離子電池的組成結構包括正極、負極、電解質、隔膜、外殼五大部分。隔膜是鋰離子電池的關鍵部件，是電池容量、循環能力和安全性能的重要決定因素。

動力電池在大功率輸出性能和安全性方面的需求對鋰電池提出了重大挑戰。隔膜性能決定著電池的界面結構、電池內阻，進而影響著容量、循環性能、充放電電流密度等電池的關鍵性能。在大功率放電過程中，電池局部溫度達到100℃左右就可以引起負極固體電解質界面保護膜分解并釋放熱量，使電池進一步升溫，引發有機電解液等物質的分解和隔膜的融化，導致正負極直接反應甚至爆炸。電池使用過程中遭受穿刺或撞擊也可導致電池電壓瞬時下降。電流劇增產生巨大的熱量導致溫度迅速升高，使電池隔膜經受高溫狀態。因此，動力鋰電池的安全運行需要隔膜具有更好的熱尺寸穩定性、優異的界面性能和熱化學穩定性。

聚烯烴材質的微孔薄膜因具有較低的生產成本、優異的化學、電化學穩定性以及合適的孔結構等特點，而成為當前隔膜市場的主導產品。無論聚乙烯、聚丙烯還是其它熱塑性高分子材料，在接近熔點時材料均會因熔化而收縮變形，給電池的安全性帶來潛在的隱患。無機物如氧化鋁、氧化鋯等在100～300℃的范圍內非常穩定，且它們的微/納米材料已經市場化。在聚烯烴隔膜表面覆蓋一層無機涂層，在電池充放電過程中，即使有機底膜發生熔化，無機涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正/負極短路現象的出現，為解決大功率的電池安全性提供了一個可行的解決方案，目前,無機涂層復合隔膜130℃*1小時熱收縮可達到3％～15％，但150℃*1小時熱收縮≥30％，遠不能滿足動力電池對于隔膜熱穩定性的要求。

發明內容

為了解決隔膜熱收縮嚴重的特性，本發明的目的在于提供一種高耐熱涂層漿料的制備方法。

本發明的另一目的是提供上述制備方法獲得的高耐熱涂層漿料。

本發明的另一目的是提供制備鋰電池用耐高溫隔膜的方法。

本發明的另一目的是提供上述方法獲得的鋰電池用耐高溫隔膜。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種高耐熱涂層漿料的制備方法，包括以下步驟：

1)將第一溶劑與無機陶瓷材料混合均勻，砂磨，得到混合液，其中，按質量百分比計，所述混合液中無機陶瓷材料為20～70wt％，余量為第一溶劑；

在所述步驟1)中，通過攪拌20～60分鐘使所述第一溶劑與無機陶瓷材料混合均勻。

在所述步驟1)中，砂磨的時間為10～40分鐘。

在所述步驟1)中，所述無機陶瓷材料為氧化鋁、勃姆石、氫氧化鎂、氧化硅或硫酸鋇，所述第一溶劑為乙醇、異丙醇或二氯甲烷。

2)將聚苯并咪唑、造孔劑、混合液和第二溶劑混合均勻，得到所述高耐熱涂層漿料，其中，按質量份數計，所述聚苯并咪唑、造孔劑、混合液和第二溶劑的比為(7～40)：(30～80)：(15～40)：(5～30)。