[发明专利]一种隔膜改性浆料及其制备方法和应用、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种隔膜改性浆料及其制备方法和应用、锂离子电池。该隔膜改性浆料的制备方法包括如下步骤：S1.将5～50重量份的聚丙烯酸锂溶液与0.5～15重量份的正硅酸四乙酯混合，得到第一溶液；S2.将1～30重量份的碳酸乙烯酯与0.2～12重量份的纳米硅酸镁锂分散液混合，得到第二溶液；S3.将第二溶液与0.1～5重量份的二氟磷酸锂混合，得到第三溶液；S4.将第一溶液和第三溶液混合，即可；第一溶液和第三溶液的制备先后顺序不限。本发明的隔膜改性浆料能够深入到隔膜孔隙内部，将陶瓷层的改性作用在隔膜外部表面和内部的孔隙表面，提升了隔膜的高温抗收缩性能。

技术领域

本发明涉及一种隔膜改性浆料及其制备方法和应用、锂离子电池。

背景技术

隔膜在锂离子电池中的作用是维持正负极片之间绝缘，同时导通锂离子，是影响锂离子电池安全性能的重要组件。锂离子电池中常用的电解质溶剂为碳酸酯有机溶剂，对隔膜提出了有机溶剂耐受的要求。目前广泛应用的隔膜为聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)隔膜，能够很好地耐受碳酸酯有机溶剂，其中聚乙烯隔膜受热变形温度与熔点较低，同时与电解质亲和性略低，因此需要进行陶瓷层涂敷改性来满足锂离子电池的使用要求。

陶瓷层涂敷改性是在基膜的表面涂敷耐高温涂层。由于陶瓷粉与电解液的亲和性优于PE，因此陶瓷层涂敷在改善PE隔膜耐热性能与耐氧化性能的同时，可以同时改善隔膜的电解液浸润性能。陶瓷改性隔膜不仅具有PE隔膜较好的延展性能，同时结合了陶瓷粉体良好的耐温性能与电解液浸润性能，显著提高了高温下的隔膜尺寸稳定性。

目前锂离子电池用的隔膜表面处理涂料常见为陶瓷浆料，采用的涂敷方式转移式涂覆。由于现有很多陶瓷浆料中陶瓷颗粒多为微纳米级粉料，因此浆料只能涂敷在隔膜表层，不会渗透到隔膜孔隙内部。此时当隔膜在较高温度下加热的时候，PE基膜依然会收缩，附着在表层的陶瓷层仍然无法很好阻挡基膜的热收缩。

电芯使用寿命的一个重要影响因素是正极的过渡金属离子溶出并在负极沉积，如果隔膜能够阻止溶出的过渡金属离子迁移到负极，将其以离子的形式固定在隔膜中，则能够显著改善锂离子电池的使用寿命，而现有的陶瓷涂层并不具备这一功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有技术中的陶瓷隔膜涂料存在高温下改性隔膜依然会发生较大程度收缩的问题，而提供了一种隔膜改性浆料及其制备方法和应用、锂离子电池。本发明的隔膜改性浆料能够深入到隔膜孔隙内部，将陶瓷层的改性作用在隔膜外部表面和内部的孔隙表面，提升了隔膜的高温抗收缩性能。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种隔膜改性浆料的制备方法，其包括如下步骤：

S1.将5～50重量份的聚丙烯酸锂溶液与0.5～15重量份的正硅酸四乙酯混合，得到第一溶液；

S2.将1～30重量份的碳酸乙烯酯与0.2～12重量份的纳米硅酸镁锂分散液混合，得到第二溶液；

S3.将所述第二溶液与0.1～5重量份的二氟磷酸锂混合，得到第三溶液；

S4.将所述第一溶液和所述第三溶液混合，即可；

所述第一溶液和所述第三溶液的制备先后顺序不限。

S1中，较佳地，所述聚丙烯酸锂溶液的重量份数为13.3或12.2。

S1中，所述聚丙烯酸锂溶液可为本领域常规所说的聚丙烯酸锂溶液，一般为聚丙烯酸锂水溶液。

其中，较佳地，所述聚丙烯酸锂溶液的制备方法包括：将聚丙烯酸溶液与氢氧化锂反应，即可。

较佳地，所述聚丙烯酸溶液由将质量分数为25％～40％的聚丙烯酸加水稀释到质量分数为4％～10％得到。

较佳地，所述聚丙烯酸溶液与所述氢氧化锂反应的pH值为4～5。