[发明专利]锂离子电池隔膜用的涂覆浆料、锂离子电池隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜加工技术领域，具体涉及一种锂离子电池隔膜用的涂覆浆料、锂离子电池隔膜及其制备方法。

背景技术

由于纯电动汽车动力电池能量密度的快速增长，对可充电锂离子电池的要求越来越高。在锂离子电池中，隔膜作为电解液存储库导通锂离子且防止电极之间电子接触，起着至关重要的作用。目前常规的聚烯烃微孔膜由于优异的化学稳定性、机械强度而被广泛用作锂离子电池隔膜。然而，聚烯烃微孔膜高温稳定性差，对极性电解液的润湿不好的问题导致较大的电池阻抗、循环性能低、甚至造成电池内部短路，大大限制其发展空间。

针对聚烯烃微孔膜高温稳定性差和对极性电解液润湿性不好的问题，人们主要通过在微孔膜表面涂覆陶瓷颗粒材料、凝胶聚合物或同时涂覆陶瓷颗粒和凝胶聚合物材料来解决以上问题。通过涂覆陶瓷颗粒材料在聚烯烃微孔膜表面形成陶瓷涂层，在电池大电流或高倍率充放电过程中，能有效抵挡电池内部发热，维持隔膜三维结构稳定性。涂覆凝胶聚合物即可以吸附足够多的电解液，在电池大电流或高倍率充放电过程中，提供足够锂离子进行传导，保障电池电化学性能稳定。

同时涂覆陶瓷颗粒和凝胶聚合物材料就可以同时解决聚烯烃微孔膜高温结构稳定性差和对极性电解液润湿不好的问题。目前国内主要采用水性体系涂覆或油性体系涂覆。而油性体系涂覆存在的问题主要为产线成本高、溶剂回收困难、污染环境等。水性涂覆的问题在于涂覆隔膜的水分含量不能进行有效控制，涂覆产品在运输或存储过程中由于环境湿度变化，涂覆隔膜陶瓷层吸水，导致隔膜水分含量过高，这对于水分含量要求严格的动力汽车电池来说是不利的。

发明内容

本发明提出一种锂离子电池隔膜用的涂覆浆料，该涂覆浆料涂覆在锂离子电池隔膜上面达到不吸水及水分含量达标的目的，对于该涂覆产品的运输、包装、存储不需要控制极低的湿度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂离子电池隔膜用的涂覆浆料，按照重量百分数计算，包括以下组分：

水溶性纤维素0.01～5％、无机陶瓷颗粒12～60％、两性分散剂0.5～4％、表面活性剂0.01～1％、两性胶黏剂1～10％及去离子水35～80％。

优选地，所述两性胶黏剂选自羧基氯丁胶乳、双组份丙烯酸共聚乳液及丙烯酸共聚树脂水溶液、丁苯胶乳与有机硅改性丙烯酸酯中的一种或者多种。

优选地，所述两性分散剂选自N,N-二甲基胺基丙胺、多乙烯多胺、十八胺基丙胺、环氧乙烷和环氧丙烷共聚物、端羟基聚丙烯酸酯与端羧基聚丙烯酸酯中的一种或者多种。

优选地，所述水溶性纤维素选自羧甲基纤维素铵盐，羧甲基纤维素硫酸盐、羧甲基纤维素碳酸盐、羟甲基纤维素硫酸盐、羟甲基纤维素碳酸盐、甲基羟乙基纤维素碳酸盐与甲基羟丙基纤维素铵盐中的一种或者多种。

优选地，所述无机陶瓷颗粒选自三氧化二铝、勃姆石、硫酸钡、硫酸镁、钛酸钡、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化镁与氢氧化铝中的一种或者多种。

优选地，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、全氟磺酸盐、硅烷表面活性剂及改性多元醇表面活性剂的一种或者多种。

本发明的另一个目的是提供一种锂离子电池隔膜，包括聚烯烃微孔膜和上述的锂离子电池隔膜用的涂覆浆料，所述涂覆浆料涂覆在所述聚烯烃微孔膜上面。

本发明的再一个目的是提供一种锂离子电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将去离子水加热至50～95℃，然后水溶性纤维素加入其中，得到水溶性纤维素分散液；

2)向水溶性纤维素分散液中添加无机陶瓷颗粒、两性分散剂、表面活性剂及两性胶黏剂混合分散，得到涂覆浆料；

3)将涂覆浆料涂覆在聚烯烃微孔膜上，烘干，在聚烯烃微孔膜上形成无机陶瓷涂层，即可获得锂离子电池隔膜。

优选地，所述步骤3)的涂覆方法为喷涂、微凹版涂覆、电泳涂覆或者浇涂。

优选地，所述无机陶瓷涂层的厚度为0.5～10μm。

进一步，聚烯烃微孔膜厚度范围在5～80μm、孔隙率范围在27～85％，平均孔径范围在0.02～1μm。

进一步，聚烯烃微孔膜为熔体拉伸原理制备的聚烯烃微孔膜、热诱导相分离制备的聚烯烃微孔膜、通过纺丝制备的聚烯烃无纺布微孔膜或者物理浸出法制备的聚烯烃微孔膜。

本发明的有益效果：