[发明专利]锂离子电池隔膜制造方法及其制得的电池隔膜和电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域技术，尤其是指一种锂离子电池隔膜制造方法及其制得的电池隔膜和电池。

背景技术

以石油为代表的化石资源日益减少，以石油作为原料的汽车给我们带来便利的同时也给我们带来了日益恶化的环境，人类在不遗余力的寻找清洁的替代能源。锂离子电池具有体积小、质量轻、能量密度高等优点可在电动汽车上作为清洁能源使用。锂离子电池的隔膜在电池中起到隔断正负极片，通常用的锂离子电池隔膜为高分子材料如聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯复合材料，这些材料在制造隔膜过程中以拉升或者萃取方法制备多出孔薄膜，这些微孔中可储存电解液，这些电解液为锂离子在正负极来回移动的载体。锂离子电池作为可多次充放电循环的电池，其电解液在充放电过程会逐渐消耗，当电解液量消耗到不能满足锂离子在正负极间正常移动时，锂离子电池的性能就会变得恶化，导致不能维持正常充放电。另外隔膜材料为多孔高分子材料，在受热时材料会收缩破膜导致正负极片短路而发生起火燃烧的安全事故。

在锂离子电池中按照电芯的包装方式可分为硬壳包装，如钢壳和铝壳电池；另一种包装方式是用铝塑复合膜包装的软包装方式，软包装方式的电池由于安全性高，电池型号灵活多变在锂离子电池中占主流。由于智能手机和平板电脑成为现代网络信息沟通工具的普遍使用，这些电子设备也在向轻、薄等利于便携方面发展，这就要求使用于其中的锂离子电池也要向薄和宽的方向设计，只有软包装电池具有薄的设计优势。但是，为了保证电子设备的待机时间，电池需要设计足够的容量，这使得电池长度和宽度方向需要增加，这种设计带来的另一弊端是电池会很柔软，容易变形导致电池性能恶化。为了增加电池的硬度，目前的解决方法是将电池用的隔膜用PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)溶解于有机溶剂中，然后以浸涂的方式涂覆在隔膜上，然后在工艺过程中用热复合方式与正极极片粘住提高电池的硬度，使用这种方式带来的弊端是PVDF-HFP会随溶剂进入隔膜的孔中，导致电池充放电性能变差。

为了解决电池的安全和硬度问题，还有一种实现方式先在隔膜上涂覆一层2～6um的陶瓷层，然后再涂覆一层PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物),这层PVDF-HFP层与正极极片对应，然后在有电解液作用下使用加热复合的方式使涂覆层和正极极片粘合在一起提高电池的硬度，使用这种方法隔膜要涂覆2次，尤其是针对极薄的隔膜基材而言，本身涂覆困难，而涂覆多次更会造成品质不良和品质隐患大大增加，并且电池加电解液后需要高温静置，工艺复杂，成本高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种锂离子电池隔膜制造方法及其制得的电池隔膜和电池，其陶瓷层仅需要涂覆一次，工艺简单，且具有更佳的放电循环性能、安全性能和电池硬度性能。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种锂离子电池隔膜制造方法，包括下述工艺步骤：

a.通过固相包覆或液相包覆的方式在陶瓷粉料表面包覆一层有机高分子材料层，得到包覆有机高分子材料层的陶瓷颗粒粉料，将此干燥造粒后的粉料筛分待用；

b.将上述步骤包覆过的陶瓷粉料加溶剂、胶和浸润剂配置成陶瓷浆料；

c.将前述陶瓷浆料涂覆在锂离子电池隔膜基材上，制得一种锂离子电池隔膜。

作为一种优选方案，所述液相包覆过程包含下述步聚：

a1.将有机高分子材料通过搅拌方式溶解于溶剂中，形成有机高分子材料溶液；可溶解该有机高分子材料的溶剂可以是NMP、丙酮或者水等溶剂。

a2.在前述有机高分子材料溶液中加入陶瓷粉料，搅拌混合均匀；

a3.通过加热方式蒸发干燥或喷雾干燥掉前述步骤a2中混合物中的溶剂，得到包覆有机高分子材料层的陶瓷颗粒粉料。

作为一种优选方案，所述固相包覆过程包含下述步聚：将有机高分子材料粉体和陶瓷粉体用搅拌、球磨、机械融合方式进行固相包覆，然后用加热溶解方法在陶瓷粉体表面形成一薄层包覆层。

作为一种优选方案，所述有机高分子材料溶液中的有机高分子材料含量为5％～50％，所述步骤a中有机高分子材料为酚醛树脂、环氧树脂、聚偏氟乙烯树脂、环氧树脂、聚丙烯酸、丁苯橡胶中的一种或者几种混合物；所述步骤b中加入陶瓷粉用量占步骤a中有机高分子材料溶液的50～95％。

作为一种优选方案，所述陶瓷粉料为电子绝缘的氧化物或者无机盐类，所述氧化物为三氧化二铝或氧化钛，所述无机盐类为硫酸钡。

作为一种优选方案，所述步骤b中陶瓷粉料各陶瓷颗粒D50为0.1～10微米。