[发明专利]一种陶瓷复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种陶瓷复合隔膜及其制备方法，包括，提供一聚合物微孔基膜；制备陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中包含陶瓷颗粒和水性粘合剂；将所述陶瓷浆料涂覆在所述基膜的至少一侧表面上，干燥后形成陶瓷复合隔膜；其中，所述水性粘合剂包括主粘合剂和助粘合剂，所述主粘合剂包含有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液。利用本发明的技术方案，使用有机硅接枝改性的水性丙烯酸乳液作为主粘合剂制备的陶瓷复合隔膜，相比于现有技术中使用水性丙烯酸乳液作为主粘合剂制备的陶瓷复合隔膜的剥离强度更高，热尺寸稳定性有大幅提升，水分含量更低，安全性能更优异。将所述陶瓷复合隔膜用于锂离子电池中，可提高锂离子电池使用安全性、循环使用特性、化学稳定性等。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种陶瓷复合隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是现代高性能电池的代表，由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成。其中，隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，在锂电池中起到如下两个主要作用：a、将锂电池的正极和负极分隔开，防止正极和负极接触形成短路；b、隔膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路。

目前，商品化的锂离子电池中采用的主要是具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，如聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)的单层或多层膜。由于聚合物本身的特点，虽然聚烯烃隔膜在常温下可以提供足够的机械强度和化学稳定性，但在高温条件下则表现出较大的热收缩，从而导致正负极接触并迅速积聚大量热，尽管诸如PP/PE复合隔膜可以在较低温度(120℃)首先发生PE熔化阻塞聚合物中的微孔，阻断离子传导而PP仍起到支撑的作用防止电极反应的进一步发生，但是由于PP的熔解温度为150℃，当温度迅速上升，超过PP的熔解温度时，隔膜熔解会造成大面积短路并引发热失控，加剧热量积累，产生电池内部高气压，引起电池燃烧或爆炸。电池内部短路是锂离子电池安全性的最大隐患。高性能锂电池需要隔膜需要具有厚度均匀性，以及优良的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度)、透气性能、理化性能(包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性)。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

陶瓷复合隔膜优异的耐温性和高安全性使其成为取代传统聚烯烃隔膜的主要选择之一。陶瓷复合隔膜是以基膜为基体，表面涂覆一层Al₂O₃、SiO₂、Mg(OH)₂或其他耐热性优良的无机物陶瓷颗粒，经特殊工艺处理后与基体紧密粘结在一起，形成稳定结构陶瓷复合隔膜，这种陶瓷复合隔膜结合了有机物的柔性以及无机物的热稳定性。陶瓷颗粒复合层一方面可以解决PP、PE隔膜因热收缩导致的热失控而引起的电池燃烧、爆炸的安全问题；另一方面，陶瓷复合隔膜与电解液和正负极材料具有良好的浸润和吸液保液的能力，能大幅度提高了电池的使用寿命；此外，陶瓷复合隔膜还能中和电解液中少量的氢氟酸，防止电池气胀。

目前，在陶瓷复合隔膜制备过程中，为了增加涂覆层与隔膜之间的粘接性能，防止涂覆层片状脱落的现象，在水性浆料需要加入有机粘合剂，常用有机粘合剂为丙烯酸粘合剂或聚氨酯，但这些粘合剂耐高温性能、耐热收缩性和低水分方面还有待提高，使用这些粘合剂制备的陶瓷复合隔膜的热尺寸稳定性和安全性能还不够理想，并且水分含量偏高，已不能满足在某些锂电池应用领域的需要。

因此，开发一种热尺寸稳定性好，水分低，安全性能优异的陶瓷复合隔膜，成为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种陶瓷复合隔膜及其制备方法，用于解决现有技术中陶瓷复合隔膜的热尺寸稳定性和安全性能还不够理想，并且水分含量偏高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种陶瓷复合隔膜制备方法，所述陶瓷复合隔膜制备方法包括：

提供一聚合物微孔基膜；