[发明专利]一种陶瓷复合隔膜及其制备方法及电池

说明书

本申请公开了一种陶瓷隔膜制备方法及电池，涉及二次电池技术领域。本申请所述的隔膜包括：基材；涂层，该涂层设置在基材的至少一侧的表面，该涂层包括疏水性粘合剂聚合物、两亲性粘合剂聚合物和陶瓷颗粒。本申请实施例通过时疏水性粘合剂聚合物、两亲性粘合剂聚合物与陶瓷颗粒混合，在隔膜表面形成孔径为0.01‑10μm的聚合物涂层及嵌套在聚合物涂层中的无机陶瓷微粒。其中的两亲性粘结剂聚合物包覆亲水性陶瓷颗粒，提高陶瓷颗粒的分散性和浆料稳定性。同时，聚合物涂层透气损失较低，涂膜一致性较好，避免出现无孔聚合物“死区”，孔隙率大、透气损失小，极大提高涂膜与极片高粘结，增大了储锂空间，利于锂电过程循环，提高锂电池循环寿命。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，特别涉及到一种陶瓷复合隔膜及其制备方法及电池。

背景技术

聚合物涂覆隔膜的生产工艺主要分为水性涂覆和油性涂覆两大类，其中以水性涂覆为市场主体。水性涂覆工艺采用水作为溶剂，具有生产成本低、对环境污染小等的优点，但粘结性较弱，与极片易发生热压不良等现象。而油性工艺涂膜与极片粘结性高于水性涂膜，但对涂覆工艺要求极高，容易发生堵孔、透气不良、涂层脱落、造孔不均匀等现象，特别是造孔不良、不均引起的电池端循环析锂黑点问题，目前仍没有很好的规避方法。

同时，为了提高隔膜耐热性，涂覆隔膜涂层中引入无机陶瓷或耐高温有机材料是常见的手段，且陶瓷对孔径形成有一定的优势。陶瓷颗粒非连续分散在油性涂层中，陶瓷亲水性导致在溶剂中分散性较差，造成涂层一致性差，影响电芯性能。

发明内容

本申请的目的是提供一种陶瓷复合隔膜及其制备方法及电池，解决现有的油性涂覆工艺中陶瓷颗粒分散性差的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种陶瓷复合隔膜，包括：基材；涂层，该涂层设置在基材的至少一侧的表面，该涂层包括疏水性粘合剂聚合物、两亲性粘合剂聚合物和陶瓷颗粒。

在上述技术方案中，本申请实施例通过时疏水性粘合剂聚合物、两亲性粘合剂聚合物与陶瓷颗粒混合，在隔膜表面形成孔径为0.01-10μm的聚合物涂层及嵌套在聚合物涂层中的无机陶瓷微粒。其中，聚合物涂层呈网络状，其网络支链均由疏水性粘结剂聚合物和两亲性粘结剂聚合物组成，更近一步地，一部分两亲性粘结剂聚合物包裹在疏水性聚合物支链表面，亲水端裸露朝外呈凝胶状。混合浆料中两亲性粘结剂聚合物包覆亲水性陶瓷颗粒，提高陶瓷颗粒的分散性和浆料稳定性，同时形成的复合隔膜涂层中，聚合物网络支链锁定陶瓷，提高涂层内聚力和热稳定性。聚合物涂层中陶瓷以分散颗粒非连续状态分布在复合涂层中，涂层表面粗糙度Ra＜500nm，透气损失较低，涂膜一致性较好，同时支链表面凝胶增强粘结力，从而提高涂层与隔膜、隔膜与极片间粘结力；本发明复合隔膜避免出现无孔聚合物“死区”，孔隙率大、透气损失小，极大提高涂膜与极片高粘结，同时独特网络涂层结构及均匀分散陶瓷，增大了储锂空间，利于锂电过程循环，防止枝晶产生、析锂等现象，提高锂电池循环寿命。

进一步地，根据本申请实施例，其中，疏水性粘结剂聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、PMMA、PAI、PI、芳纶等中的一种或多种。

进一步地，根据本申请实施例，其中，两亲性粘结剂聚合物同时包含有亲水、疏水性基团，聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯-聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇聚乳酸、聚异丁烯-l-聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)、氰基化羟乙基纤维素醚等改性聚乙二醇、聚乙烯醇、丙烯酰胺、纤维素中的一种或多种。

进一步地，根据本申请实施例，其中，陶瓷采用氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氢氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、二氧化钛中的一种或多种。

进一步地，根据本申请实施例，其中，涂层通过任一种选自以下的方法形成：

一种方法，包括的步骤为将疏水性粘结剂聚合物和两亲性粘结剂聚合物分别溶解到溶剂中，得到预混胶液一和预混胶液二；

一种方法，包括的步骤为将陶瓷颗粒添加至预混胶液二中混合均匀，得到陶瓷分散液；