[实用新型]一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及陶瓷涂覆隔膜的技术领域，具体涉及一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜。

背景技术

锂离子电池作为新型的高能化学电源，在高温或高效率充放电等条件下，电池体系的热效应会引起电池内部的热积累，极易导致热失控及聚烯烃隔膜熔解，引发电芯大面积短路，从而引起锂电池的燃烧和爆炸。陶瓷材料是一种耐热性能好的无机材料，也是目前解决聚烯烃隔膜热收缩问题的主要手段，如申请号为CN 201410663119.7的一种陶瓷隔膜及其制备方法和应用，通过在微孔膜一侧或两侧涂覆氧化铝陶瓷层，改善了隔膜的热稳定性，但在动力/储能系统对电池的高输出、高容量的情况下，电池在异常行为发生着火或爆炸的可能性是现有电池的几倍至几十倍，对隔膜的热稳定性要求更高。

碱性陶瓷具有水份低，吸热量大，且有抑烟性、阻燃性、硬度低，使电芯产气少等优点碱性陶瓷较市场通用陶瓷材料具有更好的性能，是一种潜在可发展的陶瓷隔膜涂覆材料。但碱性陶瓷表面有大量的羟基，是一种极性很强的无机化合物，具有极强的亲水性，易形成团聚体，使其与极性相差较大的聚烯烃隔膜之间的相容性较差，易导致“掉粉”现象，使涂覆隔膜的力学性能较差，且常规碱性陶瓷一般使用的是亚微级，比表面积在4～8m2/g，极易吸附水分和粉尘杂质，影响锂电池的安全性能。专利CN 102569700 A公开了一种对无机陶瓷进行接枝改性的方法，选用苯环上带有羧基等活性基团的苯磺酸钠衍生物对陶瓷进行接枝，再将接枝后的磺酸钠盐通过离子交换得到含SO3Li的陶瓷功能微粉，在陶瓷分散性上体现了一定的性能优势，但是接枝单体空间位阻较大，影响接枝效果，而且离子交换会降低产品产率。专利CN 103956450 B公开了一种锂离子电池用复合隔膜及其制备方法，陶瓷表面通过接枝含磺酸盐或羧酸盐的表面活性剂，改善了隔膜性能，但该制备过程引入了脱水剂进行缩合反应，引入杂质增大产品生产成本，虽然改善了因位阻较大带来的低接枝效果，但因磺酸盐或羧酸盐的存在，仍存在较大位阻，致使接枝率最大为30％，效率较低。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在之缺失，提供一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜，其陶瓷表面由亲水性变为亲油性，提高了碱性陶瓷材料的分散性、润湿性，短烷基磷酸空间位阻较小，酯化反应较易进行，接枝率较高。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜，包括聚烯烃基膜层和涂覆在聚烯烃基膜上单面或双面的碱性陶瓷涂层，所述碱性陶瓷涂层上交联有烷基或烯基苯基马来酰亚胺高分子聚合物，所述聚烯烃基膜层的厚度为3.00～20.00μm，所述碱性陶瓷涂层厚度为0.1～0.5μm，所述碱性陶瓷涂层面密度为0.1～2g/m2，所述碱性陶瓷的粒径D50为0.1～0.4μm。

作为一种优选方案，所述碱性陶瓷涂层厚度为0.3μm，所述碱性陶瓷涂层面密度为0.3～1g/m2，所述碱性陶瓷的粒径D50为0.25μm。

作为一种优选方案，所述碱性陶瓷为氢氧化镁、氢氧化铝、勃姆石中的一种或任意组合。

作为一种优选方案，所述聚烯烃基膜层为聚乙烯、聚丙烯的单层或多层复合膜。

作为一种优选方案，所述聚烯烃基膜层的厚度为4～50μm。

作为一种优选方案，所述碱性陶瓷涂层的制备包括以下步骤：

1)向溶剂中加入短烷基磷酸，于搅拌罐中混合搅拌均匀，继而加入碱性陶瓷颗粒，8000～15000rpm下密封搅拌0.5～1h得到混合溶液，然后将混合溶液升温至150～200℃搅拌反应5～10h，最后经过漂洗、抽滤、真空干燥得到改性后的碱性陶瓷粉料；

2)向去离子水中加入上述改性陶瓷和粘结剂，混合搅拌0.5～3h，得到水性陶瓷浆料；

3)将2)所述陶瓷浆料涂布在聚烯烃基膜层一侧或双侧，涂布速度为20～60m/min，经过40～80℃干燥2～5min，得到产品。