[发明专利]一种低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜及其制备方法，所述低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜，包括基材和其上涂覆的陶瓷层，所述陶瓷层是包括水性疏水基聚合物分散液和纳米陶瓷粉体的混合物涂覆干燥后得到的，其中，所述纳米陶瓷粉和水性疏水基聚合物分散液的质量比为1：0.03‑0.3；所述水性疏水基聚合物是蜡类，或者自交联的聚合物，或者含有烃基、‑X、‑NO₂、‑CH₃、‑(CH₂)N的憎水基团中的一种或两种以上的水性聚合物，其中X为卤素原子。采用本发明的低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜，能够解决锂离子电池陶瓷涂覆隔膜中水分含量容易过高的问题，缩短了电芯的烘烤时间，降低了加工过程中的能耗。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及到一种锂离子电池陶瓷隔膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池一般包括正极材料，负极材料，隔膜和电解质。在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要耐受有机溶剂的隔膜材料，多采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。工业上对于锂离子电池隔膜的要求包括：(1)具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；(2)有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；(3)由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物，隔膜必须耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；(4)对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；(5)具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；(6)空间稳定性和平整性好；(7)热稳定性和自动关断保护性能好。动力电池对隔膜的要求更高，通常采用复合膜。(8)隔膜受热收缩要小，否则会引起短路，进而引发电池热失控。

当前，商品化的锂离子电池隔膜多为聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)材料。该类隔膜除了疏水性强，对电解液的浸润性和保湿性差之外，其突出问题是在不正常充放电的过程中，温度的升高使得隔膜收缩变形或破膜，最终导致电池的极片直接接触使得电池发生短路，极端情况下发生电池爆炸；而且，近年由于广泛使用的三元电极材料的锂离子电池的容量提升，更加剧了这种安全问题。

从隔膜角度出发，可将市场化的聚烯烃类隔膜涂覆耐高温阻燃的陶瓷材料来降低这些安全问题的发生，提高锂电池使用的安全性以及制造商生产经营的安全性，同时还可以解决隔膜对电解液的浸润性和保湿性差等问题，此外，也提高了锂电池的抗冲击能力和热稳定性；但是，涂覆陶瓷材料带来的问题是陶瓷材料极易吸水，会导致涂层膜的含水量升高。

水分对锂离子电池的性能影响巨大，当电池内水分含量在合适的范围内时，能促进负极表面固体电解质界面膜(solid electrolyte interface，SEI)膜的形成，提升电池的性能，但是当水分含量超过该范围时，就很容易造成电池胀气、内阻偏高、自放电增大等等一系列严重后果。因此，电池企业对锂离子电池陶瓷涂覆隔膜的水分含量要求越来越高，这大大限制了陶瓷涂覆隔膜的应用和发展。

因此，基于上述缺陷，本发明提出一种低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜及其制备方法。

所述低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜的水分含量低，能够克服现有技术中的锂离子电池隔膜加工工艺中容易导致水分含量过高，因此造成电池胀气、内阻偏高、自放电增大等等一系列严重现象的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种低水分锂离子电池陶瓷涂覆隔膜，包括基材和其上涂覆的陶瓷层，所述陶瓷层是包括水性疏水基聚合物分散液和纳米陶瓷粉体的混合物涂覆干燥后得到的。