[发明专利]一种陶瓷涂覆隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体的是涉及一种锂离子电池用陶瓷涂覆隔膜及其制备方法。

背景技术

目前，聚烯烃微孔薄膜材料获得越来越多的应用和发展，当前最广泛的应用是作为锂离子电池的隔离膜材料，成为锂离子电池的关键内层组件之一。隔离膜对实际电池的性能有着至关重要的影响，其必须具备良好的化学、电化学稳定性以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。隔离膜材料与电极之间的界面相容性、隔离膜对电解质的保持性均对锂离子电池的充放电性能、循环性能等有较大影响。此外，随着动力汽车的快速发展，对锂离子动力电池的安全性提出了更高的要求，而影响锂离子动力电池安全性的关键因素之一就是隔膜的安全性。早期工作是采用将聚丙烯(PP)微孔膜和聚乙烯(PE)微孔膜复合以提供隔膜高安全性，如将聚丙烯和聚乙烯分别制成微孔膜后进行复合，将PP与PE硬弹性膜复合后再拉伸制备复合微孔膜。

近来，也出现了将陶瓷粉末与聚烯烃隔膜复合制备锂离子电池的隔离膜，但是，这些现有的陶瓷粉末与聚烯烃隔膜的复合隔离膜都只是简单的将陶瓷粉末悬浮在溶剂或粘结剂溶液中，陶瓷粉末表面未做任何处理，使得该现有隔离膜电解液浸润能力低、安全性能差。同时，由于没有对陶瓷粉末进行处理，也带来陶瓷粉末团聚或分散不均匀问题的存在，直接影响隔膜表面陶瓷涂覆层分散的均匀性，从而使得隔膜产品性能不均匀问题的产生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有电解液浸润能力、安全性高、可作为锂离子电池隔膜的陶瓷涂覆隔膜的制备方法。

本发明另一目的在于提供一种由上述陶瓷涂覆隔膜的制备方法获得的陶瓷涂覆隔膜。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种陶瓷涂覆隔膜的制备方法，包括如下步骤：

将苯磺酸衍生物在脱水剂的作用下接枝到陶瓷粉末表面，获得接枝陶瓷粉末，并将所述接枝陶瓷粉末进行洗涤；

将经洗涤后的所述接枝陶瓷粉末在LiOH水溶液中进行离子置换反应，得到含锂离子的功能微粉；

将所述功能微粉与粘结剂溶液混合，配制涂覆浆料；其中，功能微粉与粘结剂的质量比为1～20∶1；

将所述涂覆浆料涂覆在聚烯烃微孔膜表面，干燥，得到所述陶瓷涂覆隔膜。

以及，一种陶瓷涂覆隔膜，由上述陶瓷涂覆隔膜的制备方法所制备获得。

本发明提供的陶瓷涂覆隔膜的制备方法，是在陶瓷粉末的表面接枝含锂的苯磺酸盐，再将经接枝后的陶瓷粉末涂覆在聚烯烃微孔膜上获得，其制备方法工艺简单，对设备要求低，条件易控，成本低廉，适于工业化生产。其中，苯磺酸衍生物在脱水剂的作用下接枝到陶瓷粉末表面，使得该苯磺酸衍生物与陶瓷粉末之间结合牢固，不易脱落分离；将接枝后的陶瓷粉末与LiOH的离子置换反应，使得苯磺酸衍生物含有-SO₃Li功能基团，从而提高了陶瓷涂覆隔膜的亲水性以及离子交换能力，提高了陶瓷涂覆隔膜的电解液浸润能力。因此，由上述陶瓷涂覆隔膜的制备方法所制备的陶瓷涂覆隔膜含有与聚烯烃微孔膜结合的经接枝改性的苯磺酸衍生物，使得该陶瓷涂覆隔膜具有较高的离子交换能力和亲水性，其电解液浸润能力强，破膜温度高，提高了其安全性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例陶瓷涂覆隔膜制备方法的工艺流程示意图；

图2为实施例1中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜的扫描电镜图；

图3为对比实例1中PP微孔膜原材料的扫描电镜图；

图4是实施例2中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜的吸收电解液能力测试效果图；

图5为对比实例1中PP微孔膜原材料的吸收电解液能力测试效果图；

图6为实施例1、2中的方法制得的陶瓷涂覆隔膜与对比实例1的PP微孔膜原材料的破膜温度图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种具有电解液浸润能力、安全性高的陶瓷涂覆隔膜的制备方法，其工艺流程如图1所示。该陶瓷涂覆隔膜的制备方法包括如下步骤：

S01.接枝陶瓷粉末的制备：

将苯磺酸衍生物在脱水剂的作用下接枝到陶瓷粉末表面，获得接枝陶瓷粉末，并将所述接枝陶瓷粉末进行洗涤；

S02.含锂离子的功能微粉的制备：