一种使用nmp改性la133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NMP改性LA133涂覆的锂离子电池陶瓷隔膜的制备方法及陶瓷隔膜，先使用NMP与La133进行改性反应，反应结束后，将改性La133胶液、分散剂、去离子水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。本发明优点是使用NMP对La133粘结剂进行改性，其原理是NMP中的羰基对La133中的氰基有抑制作用，可致氰基失去活性，因为氰基的存在会造成干燥后的陶瓷浆料易发生开裂、变脆等问题，该方法制备的陶瓷隔膜的柔韧性强，同时可提高锂离子电池的安全性能。
【专利说明】
一种使用NMP改性LA133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NMP改性LA133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NMP改性LA133涂覆的锂离子电池陶 瓷隔膜的制备方法及陶瓷隔膜，包括如下步骤：
[0005] 1)先将NMP与Lal33进行反应得到改性Lal33胶液；
[0006] 2)再将改性Lal33胶液、分散剂、水与陶瓷颗粒进行均匀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，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，應?与1^133的重量比为1:0.01~10。
[0010] 优选地，所述Lal33的固含量为15±0.5%。
[0011] 优选地，所述應?与1^133反应温度为0-50°(：，反应时间为0.1-311。
[0012]优选地，步骤2)中，改性La 133胶液、分散剂、水和陶瓷颗粒的重量比为16:3:30:40 ~100〇
[0013 ] 优选地，所述陶瓷颗粒为Al2〇3、Zr〇2、MgO、CaO、BeO、Th〇2中的一种或多种。
[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，本发明使用匪P对Lal33粘结剂进行改性，匪P中的羰基对 Lal33中的氰基有抑制作用，可致氰基失去活性，因为氰基的存在会造成干燥后的陶瓷浆料 易发生开裂、变脆等问题，该方法制备的陶瓷隔膜的柔韧性强，同时可提高了锂离子电池的 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。
【具体实施方式】
[0019] 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。
[0020] 如图1所示，所述陶瓷隔膜包括一个基材隔膜10,该基材隔膜上都涂覆有陶瓷料层 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 层的涂覆厚度为〇 · 〇l-l〇〇um，所述陶瓷隔膜的厚度为0 · l-50um〇
[0021] 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：
[0022] 先将匪P(N_甲基吡咯烷酮）与Lal33(聚丙烯腈多元共聚物）进行反应得到改性 Lal33胶液;再将改性Lal33胶液、分散剂、水与陶瓷颗粒进行均匀混合分散得到陶瓷浆料； 最后将陶瓷浆料均匀涂覆于基材隔膜表面，对其进行烘干，得到陶瓷隔膜。
[0023] 所述粘结剂Lal33胶液为聚丙烯腈多元共聚物，化学式为-[Ri-fc-afc-CH-CNL-。
[0024] 实施例1
[0025]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NMP与Lal33按照 重量比1:0.01进行反应，室温下控制反应温度为30°C，反应时间为1.5h，得到改性Lal33胶 液，再将改性Lal33胶液、分散剂、水和陶瓷颗粒按照重量比16:3:30:100进行均匀混合分散 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，陶瓷颗粒粒径为10nm。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。 [0026] 实施例2
[0027]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NMP与Lal33按照 重量比1: 5进行反应，室温下控制反应温度为30°C，反应时间为1.5h，得到改性Lai33胶液， 再将改性Lal33胶液、分散剂、水和陶瓷颗粒按照重量比16:3:30:70进行均匀混合分散得到 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，陶瓷颗粒粒径为10nm。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。
[0028] 实施例3
[0029]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NMP与Lal33按照 重量比1:10进行反应，室温下控制反应温度为30°C，反应时间为1.5h，得到改性Lal33胶液， 再将改性Lal33胶液、分散剂、水和陶瓷颗粒按照重量比16:3:30:40进行均匀混合分散得到 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，陶瓷颗粒粒径为10nm。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。
[0030] 比较例1
[0031] 采用普通Lal33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。
[0032] 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：
[0033]
[0034] 由表1可以看出，本发明制备的陶瓷隔膜制成的电池的性能在内阻/电压/循环400 次容量保持率的性能均优于使用普通Lal33陶瓷隔膜制成的电池。
[0035] 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NMP改性LA133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NMP与Lal33进行反应得到改性Lal33胶液； 2) 再将改性Lal33胶液、分散剂、水与陶瓷颗粒进行均匀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，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，匪P与La 133的重量比为1: 0.01 ~10〇4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Lal33的固含量为15±0.5%。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述匪P与Lal33反应温度为0-50°C， 反应时间为0.1-3h。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，改性Lal33胶液、分散剂、水 和陶瓷颗粒的重量比为16:3:30:40~100。7. 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。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】H01M2/16GK105932195SQ201610301279
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】荆孟娜, 张传明
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司