[发明专利]一种高吸液率锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池隔膜领域，公开了一种高吸液率锂电池隔膜及其制备方法，包括聚丙烯基膜和设置在聚丙烯基膜表面的陶瓷涂层；陶瓷涂层由陶瓷浆料涂布制成；陶瓷浆料的组分包括三异硬脂酰基钛酸异丙酯改性的陶瓷粉体和有机溶剂；聚丙烯基膜的原料包括聚丙烯及马来酸酐接枝聚丙烯。本发明采用特定种类的钛酸酯偶联剂三异硬脂酰基钛酸异丙酯对陶瓷粉体进行表面改性，并在聚丙烯基膜中加入马来酸酐接枝聚丙烯，在三异硬脂酰基钛酸异丙酯和马来酸酐接枝聚丙烯的作用下，无需在陶瓷浆料中添加粘结剂，即可使陶瓷粉体牢固附着在聚丙烯基膜表面，使锂电池隔膜获得较高的吸液率和孔隙率，并保证锂电池隔膜的耐热性能。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，尤其是涉及一种高吸液率锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池一般由正极、负极、隔膜、电解液四个主要部分构成，隔膜作为锂电池的重要组成部件，对阻隔电子通过、防止短路和保证内部离子透过使电池高效、稳定、安全地运行具有重要意义。隔膜的结构和性能会影响电池的界面结构和内阻等，影响电池整体的电性能以及安全性。

目前市场上的锂电池隔膜主要分为两类，一种为熔点在130～140℃左右的聚乙烯隔膜，另外一种为熔点在150～166℃左右的聚丙烯隔膜。聚烯烃隔膜虽然具有在高温下会闭孔防止电池短路的能力，但是其耐热性能依然不足，微孔关闭后电池内部一段时间内温度还是会上升，可能会导致电池爆炸和燃烧，所以需要提高锂电池隔膜的耐热性能。隔膜的吸液率也是评价隔膜性能的一项重要指标，吸液率不仅反映了隔膜与电解液的亲和性，还能够体现隔膜微孔结构的差异；吸液率越高，说明隔膜有较高的孔隙率、较高的通孔率和较好的浸润性，单位体积吸收电解液的量也就越大，电池的内阻就越小，性能更好；而聚烯烃作为非极性材料，与强极性的电解液亲和性差，因此提高聚烯烃隔膜的吸液率也具有非常重要的实际意义。

现有技术中一般是通过在聚烯烃微孔膜上涂覆一层陶瓷涂层来提升锂电池隔膜的耐热性和吸液率，而目前的陶瓷涂层涂覆时，通常需要在陶瓷浆料中添加粘结剂，通过粘结剂将陶瓷粒子粘附在聚烯烃基膜的表面。例如，中国专利文献CN103311485A公开了一种锂离子电池隔膜表面陶瓷化的方法，包括步骤：S1将介孔陶瓷材料进行表面偶联处理；S2将有机溶剂与粘结剂混合制成胶液；S3将胶液和经过偶联处理的陶瓷材料进行混合，制成浆料；S4将浆料均匀地形成到隔膜上，进行烘干，形成经过表面陶瓷化处理的锂离子电池隔膜。

而现有的陶瓷浆料中的粘结剂在涂层被烘干时，会在基膜表面形成一层薄膜，容易堵塞聚烯烃基膜的孔道，影响其透气性并制约锂离子的传递，增大电池内阻，不利于锂电池性能的提升。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中在锂电池隔膜表面涂覆陶瓷涂层时，通常需要在浆料中添加粘结剂，而粘结剂容易堵塞聚烯烃基膜的孔道，影响其透气性、增大电池内阻的问题，提供一种高吸液率锂电池隔膜及其制备方法，采用特定种类的钛酸酯偶联剂三异硬脂酰基钛酸异丙酯对陶瓷粉体进行表面改性，并在聚丙烯基膜中加入马来酸酐接枝聚丙烯，在三异硬脂酰基钛酸异丙酯和马来酸酐接枝聚丙烯的作用下，无需在陶瓷浆料中添加粘结剂，即可使陶瓷粉体牢固附着在聚丙烯基膜表面，使锂电池隔膜获得较高的吸液率和孔隙率，并保证锂电池隔膜的耐热性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高吸液率锂电池隔膜，包括聚丙烯基膜和设置在聚丙烯基膜一侧或两侧表面的陶瓷涂层；所述的陶瓷涂层由陶瓷浆料涂布制成；

以重量份计，所述的陶瓷浆料的组分包括30～40份三异硬脂酰基钛酸异丙酯改性的陶瓷粉体，60～80份有机溶剂；所述三异硬脂酰基钛酸异丙酯改性的陶瓷粉体的制备方法为：将三异硬脂酰基钛酸异丙酯用苯类溶剂稀释，得到改性液；将陶瓷粉体加入改性液中，搅拌反应后洗涤、干燥、研磨得到所述三异硬脂酰基钛酸异丙酯改性的陶瓷粉体；所述陶瓷粉体、三异硬脂酰基钛酸异丙酯和苯类溶剂的质量比为40:0.2～0.8:70～90；