[发明专利]环糊精类陶瓷隔膜涂覆浆料以及锂离子电池隔膜及锂离子电池在审

专利信息
申请号: 201710866276.1 申请日: 2017-09-22
公开(公告)号: CN107611326A 公开(公告)日: 2018-01-19
发明(设计)人: 林晓桂;雷彩红;徐睿杰 申请(专利权)人: 广东工业大学
主分类号: H01M2/16 分类号: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/0525
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司11227 代理人: 赵青朵
地址: 510062 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 环糊精 陶瓷 隔膜 浆料 以及 锂离子电池
【说明书】:

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种环糊精类陶瓷隔膜涂覆浆料以及锂离子电池隔膜及锂离子电池。

背景技术

在锂离子电池组件中,隔膜作为锂离子电池关键材料之一,需具备较高离子电导率及力学性能,从而有效防止电池正负极直接接触导致短路,而又可利于电池在充放电时允许离子自由快速地移动。目前商业化的聚烯烃隔膜均有其本征缺陷,即当外界温度达到隔膜熔点或超过时,隔膜本身会发生大面积熔融从而导致电池内部短路或热失控现象的产生,因此对锂离子电池隔膜而言,保持隔膜的完整性是提高锂电池安全性的关键,而且对于多孔聚烯烃隔膜而言,由于其极性与有机电解液极性不一致,导致电池在反复充放电过程中无水电解液对隔膜具有较差的保持性,从而影响电池的后期循环性能。

当应用于手机领域时,若手机长时间处于高温条件下,电池内部热量不易扩散,如果隔膜耐热性差,则隔膜熔融,进而引起爆炸。随着电动汽车等领域的发展,对于锂离子电池等化学电源体系的容量和功率提出了更高的要求,因此电池的大倍率充放电性能也得到越来越多的重视。锂离子电池的大倍率充放电性能在很大程度上取决于隔膜。为了满足锂离子电池大倍率充放电发展的需要,开发高效安全性隔膜已成为行业的当务之急。

当前,陶瓷隔膜是新型安全的电池隔膜,它是在电池隔膜的单面或双面涂布无机陶瓷粉末如Al2O3、SiO2、TIO2等所形成的一种有机无机复合的功能性隔膜材料。陶瓷涂覆膜对电解液的润湿性能,保液性能都有较大的提升,耐热性能和力学性能也较未涂覆陶瓷粉末的隔膜有增强。目前陶瓷涂覆膜所用的粘结剂有油性粘结剂和水性粘结剂,油性粘结剂在使用的过程中需要使用有机溶剂,在生产过程中有机溶剂挥发严重、污染环境、成本高,使生产现场毒性大,严重影响生产车间工作人员的身体健康。水性粘结剂应用于陶瓷涂覆隔膜浆料,可使陶瓷涂覆隔膜的生产过程绿色化,降低生产成本。目前,常用的水性粘结剂有羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、明胶、聚苯乙烯磺酸钠、丙烯腈多元共聚物(LA)等。例如,在专利申请号CN201410252166.2中,阐述了用水性粘结剂聚乙烯醇和聚丙烯酸与聚合物颗粒共混高速搅拌得到水性粘结剂涂覆浆料,该方法制备的涂覆膜提高了隔膜的耐热性能。在专利申请号CN201610233723.5中,阐述了使用LA133作为粘结剂,陶瓷粉末为无机绝缘体,改善电池的热失重率。在专利申请号CN201410327462.4中,阐述了使用羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶作为粘结剂,氧化铝为无机粉体,改善电池的循环性能。

但是,当前使用的粘结剂普遍存在以下问题:1.吸水性较高,容易导致隔膜在存放的过程中吸水发粘,造成隔膜掉粉且不易储藏;2.粘结剂本身耐热性较低,受热易分解或者粘结性能下降。

发明内容

有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种环糊精类陶瓷隔膜涂覆浆料以及锂离子电池隔膜及锂离子电池,制备的隔膜涂覆浆料具有较低的吸水性,可以提高锂离子电池的耐热性。

为解决以上技术问题,本发明提供了一种环糊精类陶瓷隔膜涂覆浆料,包括:

环糊精类化合物,润湿剂和陶瓷粉末。

本发明优选的,所述环糊精类化合物为α-环糊精、羟丙基-α-环糊精、氧化-α-环糊精、磺酸基-α-环糊精、氨基-α-环糊精、磷酸基-α-环糊精、羧基-α-环糊精、β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、氧化-β-环糊精、磺酸基-β-环糊精、氨基-β-环糊精、磷酸基-β-环糊精、羧基-β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-γ-环糊精、氧化-γ-环糊精、磺酸基-γ-环糊精、氨基-γ-环糊精、磷酸基-γ-环糊精和羧基-γ-环糊精中的任意一种或多种。

优选的,所述润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚,聚氧乙烯脂肪醇醚,聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、超支化丙烯酸酯聚合物、烷基环氧聚醚改性聚硅氧烷、聚乙烯醇、聚乙二醇、吐温和聚乙二醇辛基苯基醚中的任意一种或多种。

优选的,所述陶瓷粉末为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、勃姆石、钛酸钡、氧化锆和氧化钡中的任意一种或多种。

所述陶瓷粉末的直径优选为0.01~5μm,更优选为0.02~3μm。

本发明对所述环糊精类陶瓷隔膜涂覆浆料的制备方法没有特殊限定,优选按照以下方法制备:

A)将环糊精类化合物和润湿剂在水中溶解,得到A溶液;

B)将A溶液与陶瓷粉末混合,得到环糊精类陶瓷隔膜涂覆浆料。

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