[发明专利]一种高安全性锂离子电池用陶瓷隔膜的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及到锂离子电池用陶瓷隔膜的制作方法技术领域。

背景技术

随着智能手机电池的普及发展，对锂离子电池能量密度的提升提出越来越高的要求，提升容量的重要一方面就是降低非活性物质的体积，薄隔膜的使用是重要的方向。现有锂离子电池的隔膜在薄于16μm后，电池的过充、炉热、短路等安全性能严重劣化。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于解决现有的锂离子电池的隔膜无法做到薄于16μm的技术不足，而提出一种高安全性锂离子电池用陶瓷隔膜的制作方法。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：一种高安全性锂离子电池用陶瓷隔膜的制作方法，其特征在于所述制作方法包括有如下步骤：

1）配料，先将PVDF-HFP溶解在NMP中，形成固含量5-10%的胶液，然后向胶液中加入占胶液重量1-3%的陶瓷粉末，并搅拌形成悬浮液，再然后边搅拌边加入丙酮，稀释到总固含量为1-3%，最后通过一遍砂磨机，形成悬浮液待用；

2）涂覆，采用浸润提拉的方法将第1）步制得的悬浮液涂覆在聚烯烃薄膜上；

3）固化，首先，在50℃-80℃的干燥温度下对涂覆的悬浮液涂层初步干燥；然后，经过萃取溶剂槽，将NMP萃取出来，得到堆积形成2-4μm厚的陶瓷层。

所述的陶瓷粉末选用粒径范围在300nm-700nm球形或者类球型的陶瓷颗粒。

所述的萃取溶剂槽的萃取剂选用甲醇、乙醇及水中的其一种或者两种以上的混合物。

本发明的有益效果为：本发明的方法制作出的隔膜上涂覆2-4μm的陶瓷层，可以保持隔膜的强度和尺寸稳定，而且陶瓷是热的不良导体，电池某一点短路时，热量不会扩散至整个电池，不会造成起火爆炸。由于PVDF-HFP在丙酮中溶解困难，一般采用加热溶解，此方案会造成丙酮强烈挥发，配方不稳定；本发明的溶剂采用NMP和丙酮的混合溶液，可以保持溶剂体系的稳定。本发明选用电解液中的组分来作为成孔剂，低沸点的物质为甲酸甲酯(MF)、甲酸乙酯（MA）、乙酸乙酯（EA），高沸点物质为EC，低沸点的物质是让其在第一部提拉后初步干燥时挥发成孔。高沸点的物质是让其在萃取的过程中成孔。采用的物质均为电池工序中的电池级材料，不会引入新杂质，简单又经济。

附图说明

图1为现有市面上的陶瓷隔膜的图片；

图2为按照本发明方法所得到的陶瓷隔膜的图片；

图3为本发明方法制作出的隔膜在扫描式电子显微镜下的图片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步地说明。

制作方法包括有如下步骤：

1）配料，先将PVDF-HFP（聚偏二氟乙烯-六氟丙烯）作为粘合剂溶解在NMP（N-甲基吡咯烷酮）中，形成固含量5-10%的胶液，然后向胶液中加入占胶液重量1-3%的陶瓷粉末，并搅拌形成悬浮液，再然后边搅拌边加入丙酮，稀释到总固含量为1-3%，最后通过一遍砂磨机，形成悬浮液待用；所述的陶瓷粉末选用粒径范围在300nm-700nm球形或者类球型的陶瓷颗粒。本发明的溶剂采用NMP和丙酮的混合溶液，可以保持溶剂体系的稳定。

2）涂覆，采用浸润提拉的方法将第1）步制得的悬浮液涂覆在聚烯烃薄膜上。

3）固化，首先，在50℃-80℃的干燥温度下对涂覆的悬浮液涂层初步干燥；然后，经过萃取溶剂槽，将NMP萃取出来，得到堆积形成2-4μm厚的陶瓷隔膜。所述的萃取溶剂槽的萃取剂选用甲醇、乙醇及水中的其一种或者两种以上的混合物。为了不损伤隔膜，干燥的温度50℃-80℃，而混合溶剂的沸点远高于80℃，故本发明在提拉后经过初步的干燥，经过一个萃取溶剂槽，既可以将不易挥发的NMP萃取出来，还可以形成部分孔洞，有利于锂离子通过。本发明方法使孔径更加多，分布更均匀，且不会影响电池性能。

由于陶瓷层过厚，隔膜的强度和尺寸稳定性好，但是会降低锂离子电池的电化学性能。太薄或者表面形态不好，尺寸和强度又不好。本发明将粒径范围在300nm-700nm球形或者类球型的陶瓷颗粒通过粘结剂附着在聚烯烃薄膜上，经过密堆积形成2-4μm陶瓷层。密堆积使陶瓷层形成骨架的作用，薄的涂层不会劣化隔膜的通透性能，不会使电池的电性能下降。

物理性能

上表是采用16μm的隔膜涂敷4μm的陶瓷后和20μm隔膜对比的数据。从表中可以看出，陶瓷隔膜在高温下的尺寸收缩明显变小，而透气度几乎没有增加。说明造孔较为完美。

电化学性能