[发明专利]电池用陶瓷浆料及其制备方法、应用、电池隔膜及电池

说明书

本发明涉及一种电池用陶瓷浆料及其制备方法、应用、电池隔膜及电池。其中，电池用陶瓷浆料，主要由陶瓷粉体、分散剂、粘结剂和水制成，所述分散剂选自丙烯酸‑二丙烯酰胺‑二甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸铵和聚丙烯酸钠中的至少一种。该陶瓷浆料以水为溶剂，通过分散剂和粘结剂的配合使用，使得其分散均匀、不易沉降，黏度适宜、流动性好。将本发明上述电池用陶瓷浆料涂覆在聚烯烃微孔膜等基膜上制备得到的陶瓷复合隔膜，其陶瓷涂层的表面均匀，且与基膜粘结牢固，剥离强度高，不掉粉，能有效提高隔膜的耐热性及电化学性能，进而提高电池的安全性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种电池用陶瓷浆料及其制备方法、应用、电池隔膜及电池。

背景技术

随着电子信息产业的发展，对储能器件的需求越来越旺盛。锂离子电池因其电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效益、环境友好以及可快速充放电等优点成为了目前广泛应用的储能器件之一。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、负极材料、电解液和隔膜。隔膜作为锂电池中唯一的非活性组件，直接影响着电池的容量密度、功率密度、安全性和成本。隔膜的主要作用是物理隔离正负极从而避免短路，同时能吸收电解液，是锂离子快速交换的通道，且高温时其内部微孔能发生收缩或闭合，限制电流升高，起到保护电池的作用。

目前商业化的隔膜材料主要是聚烯烃微孔膜，但聚烯烃微孔膜的熔点较低耐热性较差，若电池因撞击或过充过放导致内部温升过高时可能会使得隔膜发生明显收缩甚至熔融坍塌，使得电池存在较大的潜在安全隐患。在聚烯烃隔膜表面涂覆热稳定性高且耐电解液侵蚀的无机陶瓷层是一种有效的提高隔膜耐热性及电化学性能的方法。由于聚烯烃隔膜为非极性材料，极性的水溶剂对其润湿性差，因此，目前已报道的制备陶瓷/聚烯烃复合隔膜的方法较多采用非极性的有机溶液作为溶剂，如四氢呋喃、丙酮、二甲基酰胺、N-甲基吡络烷酮等，采用能溶于这些有机溶剂的高分子物质作为粘结剂，如聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。有机溶剂的成本较高，且部分有机溶剂存在着易挥发、有毒性等缺点，对工业生产有一定的不利影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种电池用陶瓷浆料及其制备方法，既可以降低成本，又可以在避免使用有毒原料的同时改善电池的安全性能。

一种电池用陶瓷浆料，主要由陶瓷粉体、分散剂、表面活性剂、粘结剂和水制成，所述分散剂选自丙烯酸-二丙烯酰胺-二甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸铵和聚丙烯酸钠中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述粘结剂选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、阿拉伯树胶和硅烷偶联剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述陶瓷粉体选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述分散剂的质量为所述陶瓷粉体质量的0.5％～ 3％，所述粘结剂的质量为所述陶瓷粉体质量的3％～10％，所述水的质量为所述陶瓷粉体质量的100％～2500％。

在其中一个实施例中，所述电池用陶瓷浆料的原料还包括表面活性剂，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸盐、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和聚氧乙烯醚中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述表面活性剂的质量为所述陶瓷粉体质量的0.1％～0.5％。

本发明另一目的在于提供上述电池用陶瓷浆料的制备方法。

一种上述电池用陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：按照所述电池用陶瓷浆料的原料组成，将除所述粘结剂之外的其他原料加入球磨机中球磨0.5h～3 h，然后加入所述粘结剂，继续球磨20min～60min，即可。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述电池用陶瓷浆料在制备电池隔膜中的应用。