[发明专利]一种陶瓷涂覆锂电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，提供一种陶瓷涂覆锂电池隔膜及其制备方法，所述陶瓷涂覆锂电池隔膜包括基膜，所述基膜的单面或双面涂布有PTC材料层，所述PTC材料层远离基膜的一面涂布有陶瓷浆料，所述PTC材料层由以下重量份的原料组成：环氧树脂40‑50份、炭黑5‑10份、膨润土0.6‑1.2份、固化剂28‑42份、丙二醇酯70‑90份，所述陶瓷浆料包括改性二氧化硅30‑40份、粘结剂4.5‑6.5份、增稠剂0.4‑0.6份、溶剂50‑60份。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，尤其涉及一种陶瓷涂覆锂电池隔膜及其制备方法。

背景技术

目前使用的锂电池隔膜主要为聚烯烃类隔膜，聚烯烃类隔膜具有良好的化学稳定性和机械强度，但随着对锂电池的要求越来越高，聚烯烃类隔膜暴露出一些不足之处，例如聚乙烯的熔点为135℃，聚丙烯熔点为165℃，当电池内部短路导致温度急剧上升时，隔膜易失去机械完整性，出现大面积收缩导致正负极接触，使电池面临高温下燃烧和爆炸的危险。

鉴于此，现有的改进方法是在锂电池隔膜的表面涂覆一层陶瓷浆料层，从而提高隔膜材料的结构稳定性、热稳定性和安全性。专利号：201110379586.3公开了一种锂离子电池隔膜及高温热稳定型锂离子电池，包括作为基层的聚烯烃微孔薄膜，在聚烯烃微孔薄膜的一侧表面上或者两侧表面上制作纳米陶瓷材料涂层，纳米陶瓷材料涂层由去离子水、粘结剂水溶液、溶剂及陶瓷粉末组成。该发明制备得到的锂离子电池隔膜比常规的隔膜提供了更好的绝缘性能，尤其是在高温时，避免了常规隔膜的热收缩带来的进一步的内部绝缘性能破坏导致锂电池的热失控，从而改善了锂离子电池的高温热稳定性，提高了锂离子电池的安全可靠性。但是，纳米陶瓷材料涂层只是简单的将陶瓷粉末悬浮在整个体系中，陶瓷粉末表面未做任何处理，由于陶瓷粉体比表面能较大，易于团聚，且其表面一般为亲水特性，而聚烯烃膜为疏水材料，因此陶瓷粉体涂布的均匀性较差，陶瓷粉体与聚烯烃微孔薄膜的结合力较弱，容易出现“掉粉”现象，影响陶瓷涂覆隔膜在锂电池中的使用性能。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种陶瓷涂覆锂电池隔膜及其制备方法，解决现有技术锂电池隔膜热稳定性不佳，进而影响锂电池安全性的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种陶瓷涂覆锂电池隔膜，所述陶瓷涂覆锂电池隔膜包括基膜，所述基膜的单面或双面涂布有PTC材料层，所述PTC材料层远离基膜的一面涂布有陶瓷浆料，所述PTC材料层由以下重量份的原料组成：环氧树脂40-50份、炭黑5-10份、膨润土0.6-1.2份、固化剂28-42份、丙二醇酯70-90份，所述陶瓷浆料包括改性二氧化硅30-40份、粘结剂4.5-6.5份、增稠剂0.4-0.6份、溶剂50-60份，

所述改性二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅、三乙酰氧基乙烯基硅烷和乙醇搅拌混合20-40min，纳米二氧化硅、三乙酰氧基乙烯基硅烷与乙醇的质量比为2.4-3.2：1.5-2：20-40，然后超声振荡30-60min，过滤、真空干燥得到白色粉末；接着将白色粉末、丙烯酸甲酯单体加入装有甲苯的反应器内，向反应器内通入氮气，所述白色粉末、丙烯酸甲酯单体和甲苯的质量比2-3：0.9-1.8：28-42，然后加入质量分数为丙烯酸甲酯单体1-3％的引发剂，在65-80℃下恒温反应3-5h，反应结束后得到改性二氧化硅。

进一步的改进是：所述基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜、聚偏氟乙烯膜中的任意一种。

进一步的改进是：所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的任意一种。

进一步的改进是：所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚四氟乙烯中的任意一种。

进一步的改进是：所述增稠剂为聚丙烯酸钠、脂肪醇、聚氨酯类增稠剂中任意的一种，所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、二甲基亚砜中的任意一种。