[发明专利]一种石墨烯强化陶瓷隔膜及其制备方法

说明书

一种石墨烯强化陶瓷隔膜及其制备方法，以石墨烯、陶瓷粉体、隔膜为主材，将陶瓷粉体与石墨烯在溶剂中混合均匀，加入粘结剂等材料得到涂布浆料，以凹版涂布、喷涂、浸涂中的任一方式将混合好的浆料涂布于PP、PE、无纺布隔膜表面形成1‑5μm的厚度陶瓷涂层，烘干后得到石墨烯强化混合涂布多功能陶瓷隔膜。本发明得到的石墨烯强化混合涂布多功能超薄陶瓷隔膜重点应用于动力、储能、消费电子产品用锂电池。该隔膜不仅具备陶瓷隔膜的基本功能，同时具有更优的高温热收缩性能、耐穿刺性能，尤其解决了1μm涂层150℃热收缩偏大的问题，实现1μm涂层150℃下0.5h热收缩＜2%。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种石墨烯强化陶瓷隔膜及其制备方法。

背景技术

基于动力汽车，储能系统在能源、环保等领域的优异性能及消费电子产品在安全、性价比等方面的要求不断提高，用于这些产品的锂电池安全性、容量、使用寿命等得到前所未有的关注。陶瓷隔膜因其在改善这些性能方面的突出效果而成为锂电子电池生产过程不可缺少的材料。为提高锂电池的安全性、容量及循环寿命，陶瓷隔膜的厚度、热收缩、耐穿刺性及吸液保液性成为人们研究的重点。目前，人们通过控制陶瓷粉体的粒度已经可以制备厚度1-2μm的陶瓷隔膜，但由于涂层太薄，这种陶瓷隔膜在高温热收缩性能方面存在较大缺陷，对电解液的吸收及保持性能也大大降低，这对锂电池的安全性极为不利。

发明内容

针对已有产品缺陷及已有发明创造的不足，本发明提供一种石墨烯强化型混合涂布多功能超薄陶瓷隔膜的制备方法。该方法以石墨烯、陶瓷粉体、隔膜为主材，将粒度为30-200nm的陶瓷粉体与石墨烯在溶剂中混合均匀，加入粘结剂等材料得到涂布浆料，以凹版涂布或喷涂或浸涂方式将混合好的浆料涂布于PP、PE、无纺布隔膜表面形成1-5μm的厚度陶瓷涂层，烘干后得到石墨烯强化混合涂布多功能陶瓷隔膜。

本发明提供了一种石墨烯强化型混合涂布多功能超薄陶瓷隔膜的制备方法。包括：

将陶瓷材料分散于溶剂中，加入分散剂，在分散设备中搅拌分散均匀，得到陶瓷粉体浆料。

将石墨烯材料用专用分散设备分散于溶剂中，加入石墨烯重量0.005%-0.03%的分散剂多氨基阳离子型苝酰亚胺，分散均匀，得到石墨烯浆料。

将石墨烯浆料转移至陶瓷浆料中，加入粘结剂和CMC，继续在陶瓷浆料分散设备中进一步搅拌，得到陶瓷-石墨烯混合浆料。

将所得陶瓷-石墨烯混合浆料转移至涂布设备料桶，用涂布机将陶瓷-石墨烯混合浆料均匀涂布于隔膜表面，烘干后收卷，得到石墨烯强化型混合涂布多功能陶瓷隔膜。

优选地，所述陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、勃姆石、氢氧化镁、硫酸钡、氧化硅、氮化铝中的一种或多种。

优选地，所述陶瓷材料颗粒的粒度在30nm-300nm范围内。

优选地，所述溶剂为去离子水、乙醇、NMP中的一种。

优选地，所述陶瓷粉体浆料中的分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠等中的一种或多种。

优选地，所述陶瓷粉体浆料中的分散剂用量为陶瓷粉体重量0.01%-0.1%。

优选地，所述陶瓷粉体分散设备为行星式搅拌机或砂磨机。

优选地，所述石墨烯浆料中的分散剂用量为多氨基阳离子型苝酰亚胺。

优选地，所述石墨烯浆料中的分散剂用量为石墨烯重量0.005%-0.3%。

优选地，所述石墨烯为单层或多层石墨烯材料。

优选地，所述石墨烯横向尺寸在0.5μm-10μm之间。

优选地，所述石墨烯分散设备为微射流均质机或砂磨机。