[发明专利]一种电极支撑型无机隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电极支撑型无机隔膜及其制备方法，由硅氧化物、溶剂、粘结剂和分散剂组成；其中，硅氧化物由粒径分布在100nm至1μm之间的硅氧化物颗粒组成。本发明通过将不同粒径分布的硅氧化物颗粒溶解在溶剂中，然后向该溶液中添加粘结剂及分散剂以制备得到均匀稳定的高粘合性涂覆悬浊液浆料，将该浆料涂覆在经过预处理的电极基材上，即可得到电极支撑型无机隔膜涂层，该隔膜与电极极片之间具有良强的结合力，并且，隔膜本身具有较高的柔韧性和较强的机械强度，能有效防止锂枝晶的刺穿，解决了电池极片在受力过程中由于无机隔膜遭到破坏而导致的安全问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种电极支撑型无机隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池一直以单体电池电压高，能量密度高，充放电效率高，循环寿命长等优势，被认为是最具发展潜力的电池。锂离子电池一般由正极、负极、电解液和隔膜组成。隔膜是锂离子电池的重要组成部分，它是电池正极与负极之间的一层多孔薄膜，一方面可以防止正负极的直接接触而造成电池短路，另一方面允许电解液中的离子在正负极间自由通过，完成电池充放电过程中正负极锂离子的传输。

隔膜的性能很大程度决定着电池的安全性。目前商业化常用聚合物隔膜，而聚合物隔膜很容易被电池产生的锂枝晶刺穿，而且在过热时容易因为形变发生内部短路，导致产生安全问题。

无机隔膜由于具有良好的绝缘性能和热稳定性能等，近些年来被考虑用做锂离子隔膜。但无机隔膜因为制备过程中材料的配比、种类不同，添加剂的种类、质量不同等，会造成涂覆效果产生很大不同，无机隔膜的力学性能是保障锂离子电池正常使用的关键因素，现有技术中，无机隔膜的机械性能普遍较差，难以保障电池在复杂应用场景下的安全性能。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种电极支撑型无机隔膜及其制备方法，旨在解决现有无机隔膜机械强度较差的问题。

具体地，本发明第一方面提出了一种电极支撑型无机隔膜，所述无机隔膜包括以下重量份的原料：硅氧化物(60-70)份、溶剂(20-30)份、粘结剂(5-10)份和分散剂(1.5-3)份；其中，硅氧化物由粒径分布在100nm至1μm之间的硅氧化物颗粒组成。

具体而言，硅氧化物可以为SiO和SiO₂中的至少一种，优选的，硅氧化物为SiO₂。选用SiO₂，在后续的涂覆工艺中不易掉料，有利于保证成膜质量。

具体实施时，原料中各组分的质量可以优选为：硅氧化物67份、溶剂23份、粘结剂8份和分散剂2份。在选用每种硅氧化物时，可以筛选相同粒径分布的颗粒物，也可筛选不同粒径分布的颗粒物。在选用不同的粒径分布时，优选的，粒径分别为100nm和500nm的硅氧化物颗粒占硅氧化物总质量的比例不低于60％。其中，粒径为100nm、500nm、1μm的硅氧化物颗粒的质量比为(1.5～6)：(1.5～6)：(1～4)；例如可以为4:4:2或3.5:3.5:3。粒径为100nm和500nm的硅氧化物颗粒的质量比可以优选为1:1。

进一步地，粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、硅酸钠、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇中的至少一种。优选的，本发明实施例中的粘结剂为质量浓度是(4-8)％的聚乙烯醇胶液；进一步优选的，粘结剂为质量浓度是(5-6)％的聚乙烯醇胶液。该特定浓度的粘结剂有利于保证制备的硅氧化物浆料在后续的涂覆工艺中，能较好的附着在电极极片上，即：粘结性较好，能有效避免掉料现象的产生。

分散剂为羧甲基纤维素、乙二醇和正丙醇中的至少一种。优选的，分散剂为质量浓度是(1-4)％的羧甲基纤维素溶液；进一步优选的，分散剂为质量浓度是(2-3)％的羧甲基纤维素溶液。选用该分散剂，能提高浆料的分散效果。溶剂为水、甲醇和乙醇中的任意一种。