[发明专利]陶瓷浆料、陶瓷隔膜和锂离子电池

说明书

本发明提供了陶瓷浆料、陶瓷隔膜和锂离子电池。该陶瓷浆料包括：无机填料、表面活性剂、增稠剂、水、以及改性阻燃剂，所述改性阻燃剂为聚多巴胺包覆的阻燃剂颗粒。该陶瓷浆料具有较好的阻燃性，与基膜之间的附着力好。该陶瓷浆料涂覆在基膜表面制成的陶瓷隔膜，具有较高的阻燃性、热稳定性和化学稳定性；该陶瓷隔膜制备的锂离子电池的稳定性高、安全性好。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体的，涉及陶瓷浆料、陶瓷隔膜和锂离子电池。

背景技术

目前，市面上出售的锂离子电池中的陶瓷隔膜在高温环境下较易发生收缩，随着温度的上升，陶瓷隔膜表面上的陶瓷涂层发生脱落，导致锂离子电池发生热失控，从而造成陶瓷隔膜熔化、燃烧，严重时甚至会引发锂离子电池爆炸。

因而，现有锂离子电池的相关技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

现有陶瓷隔膜在受热时较易发生收缩的主要原因在于：一方面，形成陶瓷涂层的陶瓷浆料含有较多量的粘结剂，粘结剂与陶瓷浆料中的其他组分之间的微观结构较为松散、杂乱，因此即使陶瓷浆料中含有较多量的粘结剂，陶瓷浆料与基膜之间的粘结性仍然较差；另一方面，粘结剂本身的热稳定性不是很好，一旦分解，会导致陶瓷涂层从基膜表面脱落，造成陶瓷隔膜熔化、燃烧，甚至引发锂离子电池爆炸。

基于以上原因，为了解决由陶瓷隔膜引起的锂离子电池的安全性问题，对陶瓷隔膜的结构、制备的原材料等进行了深入研究后惊喜地发现：陶瓷浆料中加入改性阻燃剂后，提高了陶瓷浆料与基膜之间的粘结力，即使在高温环境下陶瓷浆料也不易从基膜上脱落，从而提高了陶瓷隔膜的阻燃性、热稳定性和化学稳定性，进而提高锂离子电池的稳定性和安全性能好。该改性阻燃剂是用聚多巴胺包覆的阻燃剂颗粒制成的，热稳定性好，结构较规整，同时具有较好阻燃性和较高的粘结性。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种具有较好的阻燃性、具备较高的粘附性、各组分之间的粘结力较高、与基膜之间的粘结力较高、可以使得陶瓷隔膜具有较高的阻燃性、热稳定性、化学稳定性、同时使锂离子电池的稳定性高、安全性好的陶瓷浆料。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种陶瓷浆料。根据本发明的实施例，该陶瓷浆料包括：无机填料、表面活性剂、增稠剂、水、改性阻燃剂，所述改性阻燃剂为聚多巴胺包覆的阻燃剂颗粒。发明人发现，陶瓷浆料具有较好的阻燃性，与基膜之间的附着力好。该陶瓷浆料涂覆在基膜表面制成了陶瓷隔膜，其具有较高的阻燃性、热稳定性、化学稳定性，可使得锂离子电池的稳定性高、安全性好。

根据本发明的实施例，所述改性阻燃剂经多巴胺碱性溶液改性阻燃剂颗粒而得到，其中，所述多巴胺碱性溶液中的多巴胺与阻燃剂的质量比为0.05-3:1。

根据本发明的实施例，所述阻燃颗粒满足以下条件的至少之一：包括三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种，D₅₀粒径为100nm-1500nm。

根据本发明的实施例，所述无机填料满足以下条件的至少之一：包括勃姆石、三氧化二铝、硫酸钡、氢氧化镁中的至少一种，粒径为200nm-1500nm。

根据本发明的实施例，所述表面活性剂包括聚乙二醇类化合物、聚醚类化合物、有机硅氧烷类化合物、氟碳类化合物中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述增稠剂包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素类中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述陶瓷浆料中各组分的重量份数如下：所述无机填料40重量份～48重量份、所述表面活性剂0.01重量份～0.5重量份、所述增稠剂0.05重量份～2重量份、所述水20重量份-80重量份、以及所述阻燃剂2重量份～10重量份。