[发明专利]一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池

说明书

本发明涉及动力锂电池制造技术领域，特别是涉及一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池。所述陶瓷隔膜包括基材层和涂覆层，所述基材层包括上表面和下表面，所述涂覆层覆盖所述基材层的上表面和下表面，所述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。本发明旨在解决高温导致动力锂电池热失控，引发动力锂电池起火、爆炸危害等日常使用安全问题。

技术领域

本发明涉及动力锂电池制造技术领域，特别是涉及一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池。

背景技术

近几年来，新能源汽车产销量呈现爆发式增长。动力锂电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性问题成为了新能源汽车能否大规模普及应用的关键因素和技术难题。隔膜对于锂电池的安全性起到至关重要的作用。高能量密度动力电池在滥用情况(过充电、内部短路、外部加热等)下易诱发内部自产热积聚，产生高温导致隔膜收缩、熔化，进而造成电池内部大面积短路最终导致电池热失控，引发电池起火、爆炸危害，严重影响人们的日常使用安全。此外，为满足高能量密度动力电池的发展要求，开发具有高热稳定性隔膜成为行业发展的迫切需要。

目前，商业化消费类锂离子电池一般采用具有微孔结构的聚烯烃类隔膜，如聚乙烯(Polyethylene，PE)，聚丙烯(Polypropylene，PP)的单层或多层膜，由于聚合物本身具有较低的热熔化温度(120-150℃)，当前行业均通用在隔膜表面单面或双面涂布一层或多层的陶瓷颗粒保护层，以缓解电池在高温环境下的热收缩，减少锂电池内部因大面积短路导致的热失控。虽然采用涂覆陶瓷类隔膜热收缩性及机械强度有一定的提高，但在高容量动力电池应用及安全性方面并未表现出明显优势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种陶瓷隔膜的制备方法、陶瓷隔膜及动力锂电池，旨在解决高温导致动力锂电池热失控，引发动力锂电池起火、爆炸危害等日常使用安全问题。

一种陶瓷隔膜，包括基材层和涂覆层，所述基材层包括上表面和下表面，所述涂覆层覆盖所述基材层的上表面和下表面，所述涂覆层由无机纳米陶瓷颗粒制成。

进一步地，所述涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层的数量为两层，所述第二涂覆层的数量为两层，所述基材层的数量为一层，所述陶瓷隔膜由上到下的层结构为所述第二涂覆层、所述第一涂覆层、所述基材层、所述第一涂覆层、所述第二涂覆层。

进一步地，所述无机纳米陶瓷颗粒包括第一无机纳米陶瓷颗粒和第二无机纳米陶瓷颗粒，所述第一涂覆层由所述第一无机纳米陶瓷颗粒制成，所述第二涂覆层由所述第二无机纳米陶瓷颗粒制成，其中所述第一无机纳米陶瓷颗粒与所述第二无机纳米陶瓷颗粒的组成成分不同。

进一步地，所述第一涂覆层由所述第一无机纳米陶瓷颗粒制成包括：

由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、二氧化锆气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化镁气凝胶粉体中的一种或多种制成。

进一步地，所述第二涂覆层由所述第二无机纳米陶瓷颗粒制成包括：

由氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锆、碳酸镁、碱式碳酸镁、碳酸钙粉体的一种或多种制成。

进一步地，所述基材层为聚烯烃膜、芳纶膜或者聚酰亚胺膜。

进一步地，所述第二涂覆层与第一涂覆层通过粘结剂固定，所述第一涂覆层与所述基材层通过所述粘结剂固定。

进一步地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸酯或者丁苯橡胶。

本发明还提供一种陶瓷隔膜的制备方法，包括：

将有机溶剂、粘结剂和第一无机纳米陶瓷颗粒依次加入高速双行星搅拌机中搅拌，制备得到粘度为20-50mPa·s，细度为5-10μm的第一陶瓷浆料；

将所述第一陶瓷浆料采用丝网印刷或凹版涂布的方式涂覆到基材层的上表面和下表面，形成第一涂覆层；