[发明专利]一种锂电陶瓷隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电陶瓷隔膜的制备方法，通过热塑性材料中正电二氧化硅和负电二氧化硅相配合，更好地稳定在高分子多孔薄膜上，同时热塑性材料与高分子多孔薄膜通过交联剂交联，电池再经过多个循环后，仍具有较强的剥离力，避免了陶瓷浆料掉粉的问题。

技术领域

本发明属于电池隔膜领域，特别是涉及一种锂电陶瓷隔膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有较大的能量密度、大电流放电能力强、额定电压高、循环寿命长等优点，循环寿命在浅充放模式下可以达到3000～5000次。在数码产品、电动自行车、电动摩托、电动汽车、电力储能、通信储能等多个行业及领域得到广泛应用。

随着锂离子电池应用领域的扩展，对电池安全性的要求越来越高。为提高电池的安全性，同时提高隔膜对电解液的浸润性，在聚烯烃隔膜表面涂覆耐高温的无机或有机粒子的涂覆隔膜受到越来越多的关注。无机粒子涂覆隔膜，又称陶瓷涂层隔膜，其中，以氧化铝Al₂O₃为涂层的涂覆隔膜得到广泛的认可和应用。但是，现有的氧化铝陶瓷涂层隔膜，在浸泡电解液后会出现剥离强度大幅下降的情况，进而容易引发掉粉，并引起一系列的安全问题。

CN109935769A公开了一种耐电解液陶瓷涂层隔膜及其制备方法，包括基膜和涂布于其至少一表面的陶瓷涂层，陶瓷涂层由氧化铝浆料涂布成，氧化铝浆料中粘结剂为聚丙烯酸或其衍生物，或者聚丙烯酸酯或其衍生物，与具有两个或以上的反应官能团的交联剂，交联反应生成；反应官能团为氰酸酯基、羟基、羧基、环氧基、氨基、巯基、氮丙啶三元环基团、碳化二亚胺基团、酯基和这些反应官能团的衍生官能团中的至少一种。该专利利用粘结剂的交联网状结构，降低了隔膜浸泡电解液后剥离强度的下降幅度，避免了由此造成的掉粉问题。但陶瓷涂层在交联网状结构中容易分布不均匀，影响电池的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种锂电陶瓷隔膜的制备方法，使陶瓷浆料分布均匀，且电池经过多个循环后，仍具有较强的剥离力，避免了陶瓷浆料掉粉的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种锂电陶瓷隔膜的制备方法，

S1：将热塑性材料、分散剂、粘结剂、增稠剂、润湿剂溶解在有机溶剂中，30-60℃搅拌5-10h后，加入正电二氧化硅、负电二氧化硅和电荷控制剂，搅拌均匀得到浆料前驱体；

S2：向高分子多孔薄膜的至少一侧依次涂覆双二氮杂环交联剂、步骤S1中所述浆料前驱体，得到隔膜前驱体；

S3：将步骤S2中所述隔膜前驱体在60-150℃下烘烤3-8h，制备隔膜；

所述双二氮杂环交联剂的结构式如下表示：

其中R为CH₂、C₂H₄、C₃H₆、C₄H₈中的一种。

上述制备方法中，以高分子多孔薄膜为基膜，通过热塑性材料、分散剂、粘结剂、增稠剂、润湿剂、正电二氧化硅、负电二氧化硅和电荷控制剂均匀混合后，将双二氮杂环交联剂和制备的浆料前驱体依次涂覆在高分子多孔薄膜上，热塑性材料中正电二氧化硅和负电二氧化硅相配合，更好地稳定在高分子多孔薄膜上，同时热塑性材料与高分子多孔薄膜通过交联剂交联，电池再经过多个循环后，仍具有较强的剥离力，避免了陶瓷浆料掉粉的问题。

这里以聚乙烯为例，交联反应的反应机理如下所示：