[发明专利]一种锂离子电池隔膜的涂层组合物及泡沫施胶方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池隔膜用的涂层组合物，还涉及使用该涂层组合物 的锂离子电池隔膜的泡沫施胶方法。

背景技术

自从1991年索尼公司成功地把锂离子电池商品化以来，锂离子电池已成为 手机、笔记本电脑和数码电子产品的主要电源。近年来新能源电池技术发展很快， 与铅酸电池、镍氢电池等传统的二次蓄电池相比，动力锂离子电池以其能量密度 和功率密度大、无记忆效应、自放电较小以及循环寿命较长等特点成为车载动力 电池的发展方向。

锂离子动力电池隔膜是锂离子电池重要的组成材料，通常是薄的多孔绝缘材 料，具有良好的离子通过性和机械强度，对各种化学物质和化学溶剂具有长期稳 定性。隔膜的电子不导电性可隔离电池的正负极，防止两电极接触而短路；同时 隔膜具有的多微孔结构，保证了离子流动顺畅。在外部电池由于发生短路事故故 障时，电池内部将产生大电流，导致内部温度升高，此时隔膜将发生热熔化而关 闭微孔结构，从而切断电流，停止电池工作，防止爆炸事故，确保电池及人身安 全。因此，隔膜是动力电池的关键材料之一。

目前使用的隔膜主要由多孔有机聚合物隔膜构成，典型的有机隔膜如聚乙 烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜。多孔膜的生产方法主要有两种 方法：相分离法(湿法)和拉伸致孔法(干法)。前者是将高分子材料和溶剂在 高温下进行相分离，形成多孔性膜，如以高密度聚乙烯为主要原料，与溶剂在高 温下熔融混合后，冷却、成膜，将挥发性溶剂除去后得到多孔结构。拉伸致孔法 则是将聚合物从模具口中挤出，以高拉伸比(拉伸速度/挤出速度)进行拉伸， 得到片材后热处理，产生高度取向的多层结构。然后进一步拉伸，将结晶界面进 行剥离，形成多孔结构。

美国专利US2005084761公开了一种用于电池的隔膜及其制造方法，该制造 方法包括，提供具有大量孔洞和其表面和内部具有涂层的片状柔性基材，其中所 述基材的材料选自聚合物和/或天然纤维的织造或非织造不导电纤维，且所述涂 层是多孔电绝缘的陶瓷涂层。中国专利CN101281961A中提供了一种改善上述美 国专利中的多孔电绝缘陶瓷涂层，提高锂离子电池隔膜耐高温性能的涂层混合 物。但在以上提供的两种隔膜的制造方法中，将悬浮液涂覆在多孔柔性基材表面 上的涂覆方法都采用现有技术中公知的各种方法，如通过印刷、辊压、刮浆、浸 渍、喷涂和提拉的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的锂离子电池隔膜的制造方法中所得 到的电池隔膜的孔径分布不均的的缺陷，提供一种使锂离子动力电池隔膜孔径分 布均匀的隔膜用涂层组合物及一种该隔膜的泡沫施胶方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种锂离子动力电池隔膜用 的涂层组合物，其特征在于，重量百分配比为：30-50％的粘结剂、10-30％的多孔 电绝缘氧化物颗粒、0.5-2.0％的发泡剂、1-3％的泡沫稳定剂及余量的水。

本发明的技术方案还提供了一种锂离子动力电池隔膜的泡沫施胶方法，步骤 为：将悬浮液进行机械发泡，然后涂覆于多孔柔性基材的表面上并烘干、焙烘及 轧压后形成具有微孔的薄膜，其特征在于，所述悬浮液含有权利要求1-7任一项 所述的涂层组合物。

本发明采用本发明提供的涂层组合物，使制造锂离子动力电池的隔膜以及在 制作电池绕制电极组时，涂层在该隔膜上的附着性好，不易脱落，并且该具有微 孔的涂层孔径较小，孔径分布均匀，从而不仅保证了该隔膜的高的耐高温性能， 而且保证了锂离子电池充放电的均匀性，因而使采用该隔膜的锂离子动力电池具 有优良的耐高温性和均匀的充放电性能，提高了采用该隔膜的锂离子动力电池的 使用寿命和使用性能。

本发明提供的生产方法不同于现有技术中将悬浮液涂覆在多孔柔性基材表 面上公知的涂覆方法，如通过印刷、辊压、刮浆、浸渍、喷涂和提拉的方法，采 用纺织上的泡沫涂层工艺，泡沫涂层是采用机械的方法将空气混入分散液(丙烯 酸酯或聚氨酯)中使其产生泡沫并施加于织物背面的一种涂层新工艺。涂层后的 织物经过焙烘定型后使织物上的水汽蒸发，存在于气泡中的部分空气也从涂层织 物正反两面排出，并在织物表面留下一层互相贯通的微孔薄膜。这是将纺织上的 泡沫涂层技术首次应用于锂离子电池隔膜施胶，泡沫施胶得到的涂层具有大量的 微孔，且孔径较小、孔径分布均匀，从而保证了锂离子电池充放电的均匀性。而 且，采用本发明提供的泡沫涂层技术，生产工艺简单，制作方便。