[发明专利]锂离子电池、隔膜及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种锂离子电池、隔膜及其制备方法，其中隔膜包括基材和涂覆在基材表面的涂层，所述涂层的材料包括聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管。

技术领域

本发明涉及到锂离子电池领域，特别是涉及锂离子电池、隔膜及其制备方法。

背景技术

随着电动汽车行业的快速发展，动力锂离子电池的开发越来越受到研究者的关注。隔膜作为锂离子电池的四大主材之一，扮演着重要角色。提高隔膜的热收缩性能，可以有效降低因温度升高导致隔膜收缩而引起的短路风险，提升锂离子电池在使用过程中的安全性。提升隔膜的吸液保液性能，可以减少电解液浸润时间，提高生产效率，同时可以提升电池循环性能。隔膜的制造通常是将PE/PP熔融，通过干法或湿法加工而成。采用PE/PP这类传统的聚烯烃类材料制备的隔膜，在耐热性以及吸液性能上达不到动力电池对隔膜的要求；目前并无更好的高分子材料能替代PE/PP，因而，对聚烯烃隔膜进行陶瓷涂覆是提升隔膜耐热性以及增加吸液率的最有效手段之一，且可以大大拓宽隔膜的使用范围。

目前，在动力电池中广泛使用陶瓷隔膜，其陶瓷粒子绝大多数采用的是氧化铝或勃姆石粉末。但目前市场上的陶瓷隔膜还存在较多问题有待进一步改进完善。其一，陶瓷粒子并未经过表面改性处理，没有经过改性处理的陶瓷粒子无法与粘结剂形成良好的界面结构，界面结合力较弱。当粘结作用较差的陶瓷粒子受热时，涂层中的粘结剂率先软化而收缩，粘结剂区域与陶瓷粒子分离，陶瓷粒子松动，导致陶瓷粒子无法与粘结剂共同形成有效且稳定网络结构，进而无法对基膜的尺寸进行固定，抗热收缩性能提升有限。其二，所使用的陶瓷粒子本身粒径尺寸上较均一，涂覆后容易引起陶瓷粒子的紧密堆积，所造成的后果是陶瓷隔膜容易产生局部面密度过大。其三，所用的陶瓷粉末粒子均为实心结构，陶瓷层除了陶瓷粒子之间的间隙可以储存电解液，无法再提供多余的储存空间，吸液性能提升有限。

发明内容

本发明的主要目的为提供锂离子电池、隔膜及其制备方法，进而改善锂离子电池隔膜对电解液表现出出色的亲合力、有效阻止了陶瓷涂覆隔膜在受热时的回缩变形、提升了吸液保液性能。

本发明提供一种隔膜，包括基材和涂覆在基材表面的涂层，所述涂层的材料包括聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管。

进一步地，所述聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管为聚丙烯酸酯改性埃洛石纳米管。

进一步地，所述涂层涂覆于所述基材的单面或双面。

进一步地，所述聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管的外径包括10-80nm，内径包括5-70nm，长度包括0.2-2um；所述基材为聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚酰亚胺膜、无纺布膜中的任意一种，所述基材的厚度包括5-50um，孔隙率包括30％-55％，所涂涂层厚度包括0.5-8um。

进一步地，聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管的外径包括20-60nm，内径包括10-60nm，长度包括0.5-1.5um；所述基材为聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚酰亚胺膜、无纺布膜中的任意一种，所述基材的厚度包括7-40um，孔隙率包括35％-50％，所涂涂层厚度包括0.8-7um。

本发明提供一种隔膜的制备方法，包括：

将预制备的聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管和去离子水以第一预定转速机械搅拌第一预定时间；

加入水性粘结剂胶乳并以第二预定转速搅拌第二预定时间；

加入分散剂和润湿剂并以第三预定转速搅拌第三预定时间；

加入消泡剂以第四预定转速搅拌第四预定时间，得到改性中空陶瓷纳米管陶瓷浆料；

将所述陶瓷浆料均匀涂覆于基材表面，置于烘箱中干燥，得到所述隔膜。

进一步地，所述预制备的聚丙烯酸酯改性中空陶瓷纳米管的步骤，包括：