锂离子电池用耐高温隔膜用涂层及耐高温隔膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层，其是由以下质量份的原料组成：2000-5000质量份的溶剂、0.5-5质量份的分散剂、5-50质量份的粘合剂、5-100质量份的耐高温不导电粉末，一种耐高温隔膜的制备方法，其包括以下的步骤：1）将溶剂、分散剂加入分散机中分散均匀，再将粘合剂、耐高温不导电粉末加入并分散均匀成浆料，再过滤浆料；2）利用涂布机将浆料涂布在原始隔膜上，烘干。本发明制备的锂离子电池用耐高温隔膜可以较好地抵抗重冲、穿刺、烘烤，安全性好，可应用于对电池的安全性要求较高的场合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层及耐高温隔膜的制备方法。

背景技术

人类文明的进步总是伴随着能源和材料科技的发展，锂离子电池则是能源科技和材料科技发展历程中的一个里程碑，自从1970年代埃克森的M.S.Whittingham制作首个锂电池以来，锂电池就引起了世界范围的关注，而锂离子电池则是从锂电池发展而来，锂离子电池的基本原理是：充电的时候，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，而放电的时候则相反，锂离子在充放电的过程中在正负极之间反复运动就像是一把摇椅，因此，锂离子电池又可称为“摇椅式电池”。

锂离子电池由于具有较高的比能量、较小的体积、较轻的质量而被广泛应用于通讯以及其他电子产品上，但是，锂离子电池也具有安全隐患，不断见诸报道的手机电池爆炸等灾难事故让人们对锂离子电池的安全性能产生质疑，锂离子电池隔膜是保障电池安全性能的重要部分，目前商品化的聚烯烃类隔膜在正常使用下基本符合安全要求，但无法保证电池在不合理工作状态下的安全性，高温烘烤、燃烧、异物挤压或刺穿都会对隔膜造成较大的损伤，隔膜一旦收缩、熔化、穿破就会引起电池的内短路，可能引起电池的起火燃烧或爆炸，一般的商品化隔膜难以抵抗较大的冲击或穿刺引起的机械破坏，也难以承受内短路所产生的高温，安全性能欠佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层及耐高温隔膜的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层，其是由以下质量份的原料组成：2000-5000质量份的溶剂、0.5-5质量份的分散剂、5-50质量份的粘合剂、5-100质量份的耐高温不导电粉末。

所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、水、乙醇、丙酮中的至少一种。

所述的分散剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、聚环氧乙烷醚、羟乙基纤维素、十二烷基聚环氧乙烷酯中的至少一种。

所述的粘合剂为丁苯胶乳，聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、甲基纤维素中的至少一种。

所述的耐高温不导电粉末为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化镁中的至少一种。

一种耐高温隔膜的制备方法，其包括以下的步骤：

1）将溶剂、分散剂加入分散机中分散均匀，再将粘合剂、耐高温不导电粉末加入并分散均匀成浆料，再过滤浆料；

2）利用涂布机将浆料涂布在原始隔膜上，烘干。

所述的原始隔膜为聚烯烃隔膜。

本发明的有益效果是：本发明制备的锂离子电池用隔膜可以较好地抵抗重冲、穿刺，耐烘烤，安全性好，可应用于对电池的安全性要求较高的场合。

附图说明

图1是普通隔膜（本发明中未经涂布处理的原始隔膜）电池重冲后的图片。

图2是本发明的耐高温隔膜电池重冲后的图片。

图3是普通隔膜（本发明中未经涂布处理的原始隔膜）电池穿刺后的图片。

图4是本发明的耐高温隔膜电池穿刺后的图片。

图5是普通隔膜（本发明中未经涂布处理的原始隔膜）穿刺后的图片。

图6是本发明的耐高温隔膜穿刺后的图片。

图7为本发明的普通隔膜（本发明中未经涂布处理的原始隔膜）烘烤后的图片。

图8为本发明的耐高温隔膜烘烤后的图片。

具体实施方式

一种锂离子电池用耐高温隔膜的制备方法，包括以下的步骤：

1）将溶剂、分散剂加入分散机中分散均匀，再将粘合剂、耐热粉末加入并分散均匀成浆料，再过滤浆料；

2）利用涂布机将浆料涂布在原始隔膜上（单面或双面），高温烘干，温度在30-100度之间调整。

所述的原始隔膜为市购的聚烯烃隔膜，为PP隔膜或PE隔膜。

下面结合实施例说明本发明的配方：

实施例1：

一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层所用的原料如下表1：

表1：锂离子电池用耐高温隔膜用涂层的原料组成

原料质量份溶剂（水的质量:N-甲基吡咯烷酮的质量=4:2）2000分散剂（羧甲基纤维素钠） 0.5粘合剂（丁苯胶乳质量：甲基纤维素质量=1：1）5耐高温粉末（二氧化硅的质量:二氧化钛的质量=1:1）5

实施例2：

一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层所用的原料如下表2：

表2：锂离子电池用耐高温隔膜用涂层的原料组成

原料质量份溶剂（乙醇的质量:N-甲基吡咯烷酮的质量=4:3）5000分散剂（羧甲基纤维素钠）5粘合剂（聚偏氟乙烯）50耐高温粉末（二氧化硅的质量:二氧化钛的质量=1:2）100

实施例3：

一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层所用的原料如下表3：

表3：锂离子电池用耐高温隔膜用涂层的原料组成

原料质量份溶剂（水的质量:N-甲基吡咯烷酮的质量=4:1）3500分散剂（羧甲基纤维素钠质量：聚乙二醇质量=4：1） 2.75粘合剂（丁苯胶乳）27.5耐热粉末（二氧化硅的质量:二氧化钛的质量=1:1）52.5

实施例4：

一种锂离子电池用耐高温隔膜用涂层所用的原料如下表4：

表4：锂离子电池用耐高温隔膜用涂层的原料组成

原料质量份溶剂（水的质量:N-甲基吡咯烷酮的质量=4:1）4000分散剂（羧甲基纤维素钠质量：聚乙二醇质量=4：1） 3粘合剂（甲基纤维素）30耐热粉末（二氧化硅的质量:二氧化钛的质量=1:1）75

下面结合具体测试例来说明本发明的隔膜的性能：

测试例1：重冲测试

对比对象：含普通隔膜的电池（即本发明中未经涂布处理的原始隔膜）与含本发明的耐高温隔膜的电池。

测试方法：按照UL（美化）2504的标准进行测试进行重物冲击测试，其中，重物重量：9.1Kg，重物下落高度：610mm。

测试项目：测试重冲前后的电压及内阻，以及相应的测试现象。结果如表5所示：

表5：重冲性能测试

从表5中可以看出，含本发明的耐高温隔膜的电池具有很好的性能，可以较好的抵抗重冲，无起火或爆炸现象，重冲后可测出内阻。从图1和2的对比也可看出，重冲测试后，普通隔膜电池烧毁，隔膜电池无起火或爆炸现象，外观保持得较好。

测试例2：穿刺测试

对比对象：含普通隔膜的电池（即本发明中未经涂布处理的原始隔膜）与含本发明的耐高温隔膜的电池。

测试方法：按照UL（美化）2504的标准进行穿刺测试，其中，用0.5C充饱电池后，用直径为2.5mm的铁钉以9mm/s的速度刺穿电芯。

测试项目：测试重冲前后的电压及内阻，以及相应的测试现象。结果如表6所示：

表6：穿刺测试

从表6中可以看出，本发明的耐高温隔膜电池具有很好的性能，可以较好的抵抗穿刺，无起火或爆炸现象，穿刺后可测出电压及内阻，并且电压值变化不大，基本可以继续使用，从图3和4的对比也可看出，含本发明的耐高温隔膜的电池穿刺后孔径较小，具有较好的抵抗穿刺能力，从图5和图6的对比也可以看出，本发明的耐高温隔膜穿刺后，孔径很小。

测试例3：烘烤测试

对比对象：实施例1的耐高温隔膜与普通隔膜。

测试方法：取60×120mm的普通隔膜和实施例1的耐高温隔膜样品，放置于200±10℃烘箱中1h，观察隔膜变化情况。

从图7和图8的对比可以看出，普通隔膜熔融，收缩，而本发明的耐高温隔膜则没有完全融化，因此，本发明的耐高温隔膜具有较好的耐热性，较耐烘烤。

从以上测试结果可以看出，本发明制备的锂离子电池用耐高温隔膜可以较好地抵抗重冲、穿刺、烘烤，安全性好，可应用于对电池的安全性要求较高的场合。