[发明专利]一种芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜及其制备方法

说明书

本发明提出一种芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，该方法制备的隔膜能够解决高温热收缩、陶瓷涂覆层脱粉、与极板粘结力不佳以及检测涂覆隔膜涂层均匀度等问题，该锂电池隔膜孔隙率高，涂层均匀，对电解液浸润性好，耐高温，提高锂离子电池安全性和电化学性能。该芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜包括基材聚烯烃微孔膜、聚烯烃隔膜一侧或两侧表面有色陶瓷涂覆层和陶瓷涂层一侧或两侧表面芳纶涂布层。本发明制备的芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜可用于制备锂离子电池隔膜以及含有此膜的锂离子电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜材料领域，具体涉及一种芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜及其制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池的应用范围越来越广，因此对锂离子电池的要求也越来越高，锂离子电池的安全事故的频发引起大家对安全性问题广泛关注，电池内部一旦发生类似短路等问题，则易引起安全隐患。在锂离子电池中，隔膜是其重要的组成部分，除了为锂离子移动提供通道，也起到阻隔正负极的作用，从而为电池的安全提供保障，随着对锂电池安全性日益重视，对隔膜的性能要求也提高。

目前市场上常规的锂离子电池隔膜是聚烯烃隔膜，其特点是机械强度高，化学稳定性良好、生产成本低等，但其不足之处在于耐高温性能差，对电解液浸润性不佳等问题，为此，研究者对聚烯烃隔膜通过涂覆的方式为了改善隔膜安全和循环性能。现在市场上出现了陶瓷涂覆聚烯烃隔膜，PVDF涂覆聚烯烃隔膜等新产品，陶瓷涂覆隔膜虽然耐高温性能良好，但是由于陶瓷无机材料对基材的粘结力较差，造成脱粉现象，以及涂覆层的均匀性问题，在服役过程中对电池的安全性提高不足，还会降低电池的循环性能。PVDF涂覆隔膜的电解液浸润性以及对电极的粘结性有所提高，但由于成孔条件对湿度要求较高，易导致孔隙不均匀，甚至致密层出现，对电池的性能产生负影响。

发明内容

本发明提供一种芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜及其制备方法，能够有效解决陶瓷涂覆膜陶瓷颗粒脱粉的现象，可有效提高与极板粘结性、耐高温性能等。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种芳纶聚合物涂布有色陶瓷涂覆膜，所述涂覆膜包括基材聚烯烃微孔膜、所述聚烯烃微孔膜一侧或两侧表面的有色陶瓷涂覆层和所述有色陶瓷涂层一侧或两侧表面的芳纶涂布层。

作为优选，所述有色陶瓷涂覆层为有色陶瓷浆料在聚烯烃基材上经涂覆、烘干后获得，所述有色陶瓷浆料的组成及质量百分含量如下：

陶瓷无机颗粒10-70％，

纳米级颜料0.5-5％，

胶黏剂0.05-25％，

分散剂0.05-15％，

润湿剂0.001-5％，

水25-85％。

作为优选，所述芳纶聚合物涂布层由芳纶铸膜液经涂布、凝固浴、水浴、烘干后获得，所述芳纶铸膜液的组成及质量百分含量如下：

芳纶聚合体1-6％，

成孔剂5-12％，

有机溶剂72-94％。

作为优选，所述陶瓷无机粒子包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、二氧化锡和二氧化锆中的一种或者多种，所述陶瓷无机粒子的粒径范围为0.01μm-10μm；所述纳米级颜料采用耐温性优异的酞菁蓝、孔雀蓝、钴蓝、钒锆蓝、锌钛黄和锆铁红中的一种或多种，所述胶黏剂包括羟甲基纤维素钠、苯丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚环氧乙烷和聚氧化乙烯中的一种或多种；所述分散剂为水性分散剂，包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、烷基聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐和木质素磺酸盐中的一种或多种，所述润湿剂包括聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚和硅醇类中的一种或多种。