[發明專利]一種基于電泳涂覆陶瓷顆粒的鋰電池隔膜及其制備方法

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• 申請號: 202110103793.X
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112952294A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 劉科;李正林;翁星星;陳朝暉
• 申請（專利權）人: 江蘇厚生新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/434
• 分類號: H01M50/434;H01M50/414;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 李帥

本發明公開了一種基于電泳涂覆陶瓷顆粒的鋰電池隔膜及其制備方法。涂覆陶瓷顆粒的鋰電池隔膜包括基膜，基膜表面有電泳液沉積形成的陶瓷顆粒。基膜為PE膜、PP膜、PE/PP多層復合膜中的任意一種。其中，電泳液包括以下質量份數的原料，陶瓷顆粒20～60wt.％、防沉劑5～15wt.％、粘結劑5～15wt.％、分散劑0.1～3wt.％、余量為溶劑。本發明制備得到的陶瓷顆粒涂覆的鋰電池隔膜，可實現陶瓷顆粒層厚度可控，擺脫傳統涂覆漿料粘度的束縛和限制，解決常規涂覆隔膜底層暴露的問題，涂覆層更加均勻平整，陶瓷顆粒和基膜之間粘結力增強。

技術領域

本發明涉及鋰電池隔膜技術領域，具體為一種基于電泳涂覆陶瓷顆粒的鋰電池隔膜及其制備方法。

背景技術

鋰電池隔膜是鋰電池中較為重要的組成部分，其主要起到絕緣、隔絕鋰電池正負極、吸附電解液、傳輸鋰離子的作用。鋰電池隔膜多選聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等高分子聚合材料，盡管聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等高分子聚合材料在常溫下具有優異的力學強度和熱穩定性，但由于聚合物自身的結構特性，在高溫狀態下已出現熱收縮現象，隔膜的熱收縮會導致正負極接觸發出短路，瞬間積聚大量的熱量；大量的熱產生使溫度迅速升高，當溫度達到聚合物熔點時，隔膜熔解，鋰電池正負極大面積接觸發生短路，熱量迅速積聚，導致鋰電池內部壓力升高，引發鋰電池燃燒、爆炸。

為了解決上述問題，陶瓷涂覆隔膜順勢而生，并在鋰電池隔膜領域內得到廣泛的應用和研究。陶瓷涂覆隔膜是在隔膜表面均勻涂覆一層陶瓷顆粒，陶瓷顆粒屬于無機粒子，其具有高熱性、強度大、穩定性高的特點；因此陶瓷顆粒可賦予鋰電池隔膜優異的耐熱性，降低隔膜熱收縮風險，從而有效避免鋰電池因短路引起的電池燃燒、爆炸現象。

目前，行業內常采用網紋輥涂覆技術制備陶瓷涂覆隔膜。網紋輥涂覆法的主要操作步驟如下：首先將陶瓷顆粒與溶劑混合配制成陶瓷漿料，然后用凹版輥轉移的方法將陶瓷漿料均勻涂覆在隔膜表面，涂覆完成后，干燥得到陶瓷涂覆隔膜。因陶瓷漿料流變性質的限制，該方法不易實現超薄陶瓷涂層在隔膜表面的均勻涂覆。另外，網紋輥涂覆技術實際操作時容易出現隔膜底層暴露的問題，該涂覆操作對網紋輥、刮刀的磨損嚴重，需要經常更換等，大大降低了生產效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于電泳涂覆陶瓷顆粒的鋰電池隔膜及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：所述鋰電池隔膜包括基膜，基膜表面有電泳液沉積形成的陶瓷顆粒。

進一步的，所述陶瓷顆粒涂層的厚度為1～5μm。

進一步的，所述陶瓷顆粒涂層的厚度為1～2μm。

進一步的，所述電泳液包括以下質量份數的原料，陶瓷顆粒20～60wt.％、防沉劑5～15wt.％、粘結劑5～15wt.％、分散劑0.1～3wt.％、余量為溶劑。

進一步的，所述陶瓷顆粒為氧化鋁、勃姆石、強氧化鎂、二氧化硅中的任意一種。

進一步的，所述粘結劑為丁苯乳膠、苯丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蠟樹脂、卡波樹脂、聚丙烯酸類、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯共聚乳液、聚氨酯、氨基甲酸酯、丙烯酸型粘結劑中的任意一種或多種。

進一步的，所述防沉劑為羧甲基纖維素鈉或層狀硅酸鹽；所述分散劑為異丁醇、環己醇、聚丙烯酸鈉中的任意一種或多種；所述溶劑為水、乙醇、丙酮、NMP、四氯化碳中的任意一種。

進一步的，所述基膜為PE膜、PP膜、PE/PP多層復合膜中的任意一種。

一種基于電泳涂覆陶瓷顆粒的鋰電池隔膜的制備方法，包括以下步驟；

(1)制備電泳液：將溶劑和分散劑混合，攪拌；加入陶瓷顆粒，攪拌，得到陶瓷顆粒分散液；向陶瓷顆粒分散液加入防沉劑、粘接劑，攪拌，得到電泳液；