一种使用丁苯橡胶涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法及陶瓷隔膜的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种使用丁苯橡胶涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法及陶瓷隔膜，先将丁苯橡胶、分散剂、去离子水按照一定比例均匀混合得到分散胶液，然后将所得分散胶液和陶瓷颗粒按比例均匀混合得到陶瓷浆料，再将陶瓷浆料涂覆于基材隔膜表面，经过干燥之后即可形成表面致密、厚度均匀的陶瓷隔膜。丁苯橡胶的优点是耐磨、耐热、耐老化，较天然橡胶更为优良，同时原材料价格便宜。本发明获得的陶瓷隔膜可以作为锂离子电池的高安全隔膜材料使用，可提高锂离子电池的安全性能，适宜大范围推广使用。
【专利说明】
一种使用丁苯橡胶涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法及 陶瓷隔膜
技术领域
[0001] 本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种使用丁苯橡胶涂覆的锂离子 电池陶瓷隔膜的制备方法及陶瓷隔膜。
【背景技术】
[0002] 中国的新能源汽车正快速发展，已经成为世界第一大新能源汽车生产国，在2015 年我国新能源汽车销量突破30万辆，在一辆纯电动汽车中，动力电池成本占整车成本近一 半，而近期关于新能源汽车的"心脏"动力电池的安全性问题层出不穷，这就对动力电池的 安全性提出了更加严苛的要求。总体来讲，目前纯电动车技术路线大体分为三元电池与磷 酸铁锂电池两种:三元材料在电池能量密度、大倍率充电、低温性能等方面有明显优势，而 磷酸铁锂材料寿命长、安全性高。如果能将动力电池的安全性提高，那么新能源汽车将会迎 来很大发展。在电池中隔膜是四大材料之一，其重要性不言而喻，因此开发一种新型的隔膜 对动力电池的安全性提尚有决定性的影响。
[0003] 由于在充放电循环中隔膜可能会被"枝晶"刺穿，电池局部短路，形成大面积的热 失控，此时热量无法及时排出，引起电池温度升高，达到正极材料和电解质分解温度，进而 造成电池冒烟、起火甚至发生爆炸。
【发明内容】
[0004] 为解决现有锂离子电池隔膜的柔韧性差、隔膜表面涂覆的导电浆料在干燥之后易 开裂和锂离子电池的安全性问题，本发明提供一种使用丁苯橡胶涂覆的锂离子电池陶瓷隔 膜的制备方法，包括如下步骤：
[0005] 1)先将粘结剂、分散剂、去离子水按照一定比例混合得到分散胶液，其中粘结剂采 用丁苯橡胶；
[0006] 2)再将分散胶液与陶瓷颗粒按照一定比例进行混合分散得到陶瓷浆料；
[0007] 3)最后将陶瓷浆料均匀涂覆于基材隔膜表面，再对其进行烘干，得到陶瓷隔膜。
[0008] 优选地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、正丁醇、乙醇、环己醇中的一种或多种。
[0009] 优选地，步骤1)中，制备分散胶液的原料粘结剂、分散剂和H20的重量比为16:3:50 ~100〇
[0010] 优选地，步骤2)中，制备陶瓷浆料的原料分散胶液和陶瓷颗粒的重量比为1:0.1~ 100〇
[0011 ] 优选地，所述陶瓷颗粒为AI2O3、Zr〇2、MgO、CaO、BeO、Th〇2中的一种或多种。
[0012] 优选地，步骤3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷浆料的涂覆速度为5-60m/min。
[0013] 优选地，步骤3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷浆料的方法为微凹版凃、浸凃、刷涂、 辊涂中的一种。
[0014] 优选地，步骤3)中，对陶瓷隔膜干燥的温度为40-120°C，时间为l-30min。
[0015] 本发明还提供一种采用上述制备方法制备得到的陶瓷隔膜，所述陶瓷隔膜包括基 材隔膜以及涂覆在该基材隔膜单面或双面的陶瓷料层，所述陶瓷料层的涂覆厚度为0.01-100um〇
[0016] 优选地，所述陶瓷隔膜的厚度为0.1-50um。
[0017] 由以上技术方案可知，本发明使用丁苯橡胶作为导电浆料的粘结剂进行涂覆，具 有耐磨、耐热、耐老化的优点，较天然橡胶更为优良，同时原材料价格便宜，该方法制备的陶 瓷隔膜的柔韧性强，可以作为锂离子电池的高安全隔膜材料使用，可提高锂离子电池的安 全性能。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明陶瓷隔膜的截面结构示意图；
[0019] 图2为本发明中将陶瓷浆料涂覆在基材隔膜表面后的SEM图片。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
[0021] 如图1所示，所述陶瓷隔膜包括一个基材隔膜10,该基材隔膜双面都涂覆有陶瓷料 层20,所述基材隔膜为聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯共聚物中的一种或多种，所述陶瓷 料层的涂覆厚度为0 · 〇l-l〇〇um，所述陶瓷隔膜的厚度为0 · l-50um〇
[0022] 本发明提供一种锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0023] 先将丁苯橡胶、分散剂、去离子水按照一定比例混合得到分散胶液;再将分散胶液 与陶瓷颗粒按照一定比例进行混合分散得到陶瓷浆料，参照图2,图中可以看出陶瓷浆料均 匀分布在基材隔膜表面。最后将陶瓷浆料均匀涂覆于基材隔膜表面，再对其进行烘干，得到 陶瓷隔膜。
[0024]所述丁 苯橡胶的化学式为-[CH2-CH = CH-CH2-CH(C6H5)-CH2]n-，其粒径为 0.01-200nm〇
[0025] 实施例1
[0026]首先选定聚乙烯与聚丙烯的三层复合隔膜，隔膜厚度为20um，将丁苯橡胶、分散剂 和去离子水按照重量比16:3:50进行混合得到分散胶液，再将分散胶液和Al2〇3按重量比1: 100进行均匀混合得到陶瓷浆料，再使用微凹版双面涂覆方式将陶瓷浆料均匀涂覆于基材 隔膜表面，涂覆速度为25m/min，涂覆厚度为3um。最后，将陶瓷隔膜进行干燥，干燥温度为80 °C，干燥时间为lOmin。采用该陶瓷隔膜组装成全电池并进行性能测定，结果如表1所示，表1 为本发明提供的实施例以及比较例制备的陶瓷隔膜制成的电池的性能测定结果。
[0027] 实施例2
[0028]首先选定聚乙烯与聚丙烯的三层复合隔膜，隔膜厚度为20um，将丁苯橡胶、分散剂 和去离子水按照重量比16:3:70进行混合得到分散胶液，再将分散胶液和Al2〇3按重量比1: 50进行均匀混合得到陶瓷浆料，再使用微凹版双面涂覆方式将陶瓷浆料均匀涂覆于基材隔 膜表面，涂覆速度为25m/min，涂覆厚度为3um。最后，将陶瓷隔膜进行干燥，干燥温度为80 °C，干燥时间为lOmin。采用该陶瓷隔膜组装成全电池并进行性能测定，结果如表1所示，表1 为本发明提供的实施例以及比较例制备的陶瓷隔膜制成的电池的性能测定结果。
[0029] 实施例3
[0030] 首先选定聚乙烯与聚丙烯的三层复合隔膜，隔膜厚度为20um，将丁苯橡胶、分散剂 和去离子水按照重量比16:3:100进行混合得到分散胶液，再将分散胶液和Al 2〇3按重量比1: 0.1进行均匀混合得到陶瓷浆料，再使用微凹版双面涂覆方式将陶瓷浆料均匀涂覆于基材 隔膜表面，涂覆速度为25m/min，涂覆厚度为3um。最后，将陶瓷隔膜进行干燥，干燥温度为80 °C，干燥时间为lOmin。采用该陶瓷隔膜组装成全电池并进行性能测定，结果如表1所示，表1 为本发明提供的实施例以及比较例制备的陶瓷隔膜制成的电池的性能测定结果。
[0031] 比较例1
[0032] 采用天然橡胶作为基材隔膜表面导电浆料的粘结剂进行涂覆，该陶瓷隔膜组装成 全电池并进行性能测定，结果如表1所示。
[0033] 表1为本发明提供的实施例以及比较例制备的陶瓷隔膜制成的电池的性能测定结 果：
[0034]
[0035]由表1可以看出，本发明制备的陶瓷隔膜组成的电池的性能在内阻/电压/循环400 次后容量保持率均好于比较例中的电池数据。
[0036]以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种使用丁苯橡胶涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤： 1) 先将粘结剂、分散剂、去离子水按照一定比例混合得到分散胶液，其中粘结剂采用丁 苯橡胶； 2) 再将分散胶液与陶瓷颗粒按照一定比例进行混合分散得到陶瓷浆料； 3) 最后将陶瓷浆料均匀涂覆于基材隔膜表面，再对其进行烘干，得到陶瓷隔膜。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、正丁 醇、乙醇、环己醇中的一种或多种。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述粘结剂、分散剂和H2O的 重量比为16:3:50~100。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述分散胶液和陶瓷颗粒 的重量比为1:0.1~100。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒为Al203、Zr02、Mg0、Ca0、 BeOJhO2中的一种或多种。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷 浆料的涂覆速度为5-60m/min。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，在基材隔膜表面涂覆陶瓷 浆料的方法为微凹版凃、浸凃、刷涂、辊涂中的一种。8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，对陶瓷隔膜干燥的温度为 40-120°C，时间为l_30min。9. 一种采用权利要求1~9任一项所述的制备方法制备得到的陶瓷隔膜，其特征在于， 所述陶瓷隔膜包括基材隔膜以及涂覆在该基材隔膜单面或双面的陶瓷料层，所述陶瓷料层 的涂覆厚度为〇· Ol-IOOum010. 根据权利要求9所述的陶瓷隔膜，其特征在于，所述陶瓷隔膜的厚度为0.1-50um。
【文档编号】H01M2/14GK105932196SQ201610301280
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】张传明, 荆孟娜
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司