[发明专利]一种电极支撑型无机隔膜复合电极片的制备方法

说明书

本发明提供了一种电极支撑型无机隔膜复合电极片的制备方法，包括以下步骤：选取陶瓷粉末，配置粘合剂及分散剂溶液，将三种物质以一定的质量比混合后形成浆料，按照预设的涂覆条件，将浆料涂覆在电池极片的两面上，涂覆完成后收卷、裁片，由此得到电极支撑型的无机隔膜复合电极片。本发明通过通过将交联三维网络粘结剂用于陶瓷隔膜的制备过程中，在400℃以上的高温环境下对交联的粘合剂进行烘烤试验，以确定隔膜的机械性能不受影响，然后再选用该交联的粘合剂制备无机隔膜；制备工艺简单，同时电极支撑型无机隔膜具有和电极一样的柔软性，利于生产，能够消除脆而易碎带来的安全隐患。

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复合电极片的制备方法。

背景技术

与传统的有机隔膜相比，无机隔膜原材料成本低廉，可显著减低隔膜的成本；机械强度高，锂枝晶很难穿透；耐热温度高，在400℃仍可保持结构的完整性；电解液亲和性好，其中大量高孔隙率高比表面积的纳米无机微粒的存在，能提高隔膜的吸收电解液和保液性能。无机隔膜又分为自支撑型无机隔膜及电极支撑型无机隔膜，自支撑型无机隔膜制备工艺复杂，成膜较厚，一般大于100μm，且与现有锂离子电池生产工艺设备兼容性差，难以实现商业规模化应用。而电极支撑型无机隔膜，是将无机浆料直接涂敷在锂离子电池极片上，形成无机隔膜复合电极，涂敷隔膜后的正负极片直接组合成电芯，并完成注液，可实现规模化生产，因此，开发电极支撑型无机隔膜是目前无机隔膜技术的主要趋势。

电极支撑型无机隔膜，是将无机陶瓷浆料直接涂敷于电池极片上，与锂离子电池正负极片形成无机隔膜复合电极，因此，无机隔膜制备工艺要满足锂离子电池生产设备需求及涂覆过程中与极片柔韧性的匹配性。而无机隔膜基于陶瓷粉末固有的特性，成膜较脆，易断裂，且在复合电极裁切过程中出现掉料的问题，无法真正的用于大规模的实际生产中。

无机隔膜在制备过程中，除了陶瓷粉末后，还需要极小量的粘合剂粘合剂，目前用于无机隔膜的粘合剂粘合剂主要以聚偏氟乙烯、聚乙烯醇等为主，对于现有的粘合剂粘合剂，在超高温使用环境下，粘合剂粘合剂微观结构受高温影响，在隔膜的使用环境中无法保持机械结构完整性，容易造成正负极接触，引起电池热失控，引发安全问题。例如PVDF，不考虑与SEI在温度下化学反应，热变形温度为112到145℃，熔化温度为175℃，热分解温度为390℃，在超高温使用环境下（400℃），粘合剂粘合剂本身的机械强度降低，无法支持电芯正常的机械载荷，粘合剂粘合剂结构的破坏，使得电池发生热失控的风险增大。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种电极支撑型无机隔膜复合电极片的制备方法，旨在解决现有无机隔膜中粘合剂在高温下机械强度较低容易导致电池发生热失控的问题。

本发明提出了一种电极支撑型无机隔膜复合电极片的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），按照预设比例称取（1000-1200）重量份的陶瓷粉；步骤（2），取（100-120）重量份的水溶性粘合剂按照预设比例配置成一定浓度的胶液；步骤（3），将上述陶瓷粉和粘合剂粘合剂的水胶溶液按照预设比例混合得到浆料，经超声波分散及机械搅拌一段时间，得到无机陶瓷涂覆悬浊液；步骤（4），将所述无机陶瓷涂覆悬浊液以预设厚度涂敷于成卷的电池极片表面，并将所述电池极片置于（50-60）℃的条件下烘干后收卷、裁片，即可得到电极支撑型无机隔膜复合电极片。

进一步地，上述电极支撑型无机隔膜复合电极片的制备方法中，所述陶瓷粉为α-Al₂O₃、SiO₂、CaCO₃、ZrO₂和TiO₂中的至少一种。

进一步地，上述电极支撑型无机隔膜复合电极片的制备方法中，所述粘合剂包括聚乙烯醇与聚醚酰亚胺的组合物、聚丙烯酸与羧甲基纤维素钠的组合物、聚乙烯醇与聚丙烯酸的组合物或聚酰亚胺酸。