[发明专利]锂离子电池隔膜的高固含量水性陶瓷浆料及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，尤其是涉及一种锂离子电池隔膜的高固含量水性陶瓷浆料及其加工方法。

背景技术

在锂离子电池的结构中，隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响着电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高锂离子电池的综合性能具有重要的作用。

目前，锂离子电池使用的隔膜一般为聚烯烃基多孔膜，由于这种聚烯烃基多孔膜熔点低于200℃，因此它们存在如下缺陷：当电池温度因内部或外部因素而升高时，这种隔膜会收缩或熔融，使得隔膜的体积变化。隔膜的收缩或熔融又会引起正极和负极之间的直接接触，导致电池短路，从而引起电池燃烧爆炸等意外事故的发生。为了改善聚烯烃隔膜的热稳定性，增强锂离子电池的安全性能，业界的一个解决方案是在聚烯烃薄膜的单面或双面附着由陶瓷颗粒和粘结剂组成的多孔活性层，形成有机/无机复合薄膜。由于无机活性层具有较高的热稳定性，因此整个复合薄膜的热收缩被大大抑制，同时无机活性层还具有更高的机械强度，这也会减少电池中的锂枝晶或金属碎屑、集流体毛刺等刺破隔离膜而造成短路的机率，从而提高了电池的安全性能。但是，目前市售的水性陶瓷浆料固含量只有40％，水分含量高达60％，生产使用时能耗大、效率低。

发明内容

为克服上述缺点，提供一种锂离子电池隔膜的高固含量水性陶瓷浆料，本发明的另一目的是提供一种上述高固含量水性陶瓷浆料的加工方法。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种锂离子电池隔膜的高固含量水性陶瓷浆料，包括按重量百分比计算的组合物50-65％和水35-50％；其中，所述组合物包括按重量份额计算的碱溶性高分子乳液增稠剂0.1-5份、水性分散剂0.1-5份、水性润湿剂0.1-5份、水性乳胶1-10份和陶瓷颗粒80-100份。

作为一种优选方式，所述组合物包括按重量份额计算的碱溶性高分子乳液增稠剂0.5-3份、碳纳米管1-10份、水性分散剂0.2-3份、水性润湿剂0.2-3份、水性乳胶2-8份和陶瓷颗粒85-100份。

作为一种优选方式，所述碱溶性高分子乳液增稠剂为聚丙烯酸乳液、聚甲基丙烯酸乳液、聚乙基丙烯酸乳液、聚丙烯酸酯共聚乳液、聚甲基丙烯酸酯共聚乳液中的一种或几种。

作为一种优选方式，所述水性分散剂为聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸钠(PAA-Na)、聚丙烯酸钾(PAA-K)中的一种或几种。

作为一种优选方式，所述水性润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或几种。

作为一种优选方式，所述水性胶黏剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、丁苯乳胶、苯丙乳胶、纯苯乳胶、聚丙烯酸乙酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯中的一种或几种的。胶黏剂优选乳液型胶黏剂，若为水溶解型，则加入胶黏剂后整个高固含量陶瓷浆料体系粘度过大，涂布时浆料流平性能会下降。

作为一种优选方式，所述陶瓷颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、勃姆石、二氧化镁、硫酸钡中的一种或几种。

作为一种优选方式，所述陶瓷颗粒的粒径D₅₀为0.2-4um，BET为2-15m2/g。若中值粒径D₅₀小于0.2um，颗粒难以均匀分散，所制备的高固含量水性陶瓷浆料粘度过大，难以涂布；若D₅₀大于4um，颗粒在本身重力下容易下沉，所制备的高固含量水性陶瓷浆料容易出现分层。

本发明还公开了一种高固含量水性陶瓷浆料的加工方法，包括以下步骤：

(1)、将上述的配方量的去离子水先加入到预搅拌罐中，调节PH值8-9，加入配方量的碱溶性高分子乳液增稠剂、水性分散剂，搅拌至溶解完全，得到混合物Ⅰ；

(2)、往上述混合物Ⅰ中加入配方量的陶瓷颗粒，搅拌30-60分钟后进行分散，分散在高速分散机中进行，转速30-60m/min，得到混合物Ⅱ；

(3)、往上述混合物Ⅱ中加入水性胶黏剂，慢速搅拌均匀后，用300目筛网过滤得高固含量水性陶瓷浆料。

作为一种优选方式，所述步骤(1)中还添加有碳纳米管。

本发明与现有的技术相比，其优点和有益效果是：