一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜及其制备方法，涉及锂离子电池领域，将陶瓷颗粒浸入硅烷偶联剂溶液中，进行搅拌、清洗、干燥，再放入低玻璃化转变温度粘结剂水溶液中，再进行搅拌、清洗、干燥，得到改性陶瓷颗粒；在去离子水中加入分散剂、改性陶瓷颗粒、增稠剂、高玻璃化转变温度粘结剂和润湿剂，进行搅拌，得到涂布浆料；将涂布浆料涂布于基膜的一面或两面，控制涂层厚度，进行干燥，得到耐高温陶瓷复合锂电池隔膜。本发明专利技术利用不同性质的粘结剂增强硅烷偶联剂、陶瓷颗粒及基膜之间的粘结作用，提高致密程度和耐热性能。提高致密程度和耐热性能。提高致密程度和耐热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体为一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的高速发展，对锂离子电池的能量密度、功率密度、安全性等指标在不断提高。隔膜作为锂离子电池的重要组成之一，对其性能起到了至关重要的影响。隔膜质量、厚度影响电池能量密度，孔连通性、孔结构影响功率密度，耐高温性影响安全。因此，开发超薄、高度连通孔隙、高耐热隔膜是目前锂离子电池领域的研究重点。其中，安全性是技术广泛应用的前提，开发高耐热隔膜是目前锂电行业的重中之重。
[0003]专利CN113594629A公开了一种耐高温涂布膜、制备方法及其电化学装置，将含有紫外光引发剂、紫外光交联剂、高分子乳液、粘结剂、分散剂、溶剂的浆料涂布于聚烯烃基膜上，经紫外光辐照得到耐高温复合隔膜。专利CN114335892A公开了一种耐高温隔膜及其制备方法，以含有硅和铝的无机粘结剂代替有机粘结剂与陶瓷颗粒配制浆料，在聚乙烯隔膜上涂布得到耐高温隔膜。专利CN115207572A公开了一种复合材料耐高温隔膜及其制备方法，采用勃姆石包覆氧化铝陶瓷颗粒、高熔点改性聚丙烯酸水溶液粘结剂配制浆料，在聚乙烯基膜上涂布得到耐高温复合隔膜。专利CN113161684A公开了一种耐高温、高强度隔膜及其制备方法，在基膜上涂布水系陶瓷浆料，烘干，再涂布芳纶浆料，萃取，得到耐高温隔膜。
[0004]采用原位聚合或有机溶剂涂布的方法可显著改善隔膜耐热性能，然而方法复杂成本较高。使用无机粘结剂代替高分子粘结剂则会进一步增加隔膜质量，不利于电池能量密度提升。采用常规陶瓷、粘结剂浆料单面涂布的隔膜150℃下即发生显著收缩。采用耐高温粘结剂与陶瓷共混涂布可提升隔膜耐热性能，然而高耐温粘结剂的粘结性较差，存在涂布层不致密、漏涂的问题。专利CN10981779A公开了一种电池隔膜及其制备方法和电池，使用硅烷偶联剂修饰陶瓷颗粒表面后再与高耐温粘结剂混合涂布，虽然硅烷偶联剂可与粘结剂交联，但是由于高耐温粘结剂自身粘结性较弱，仍不可避免存在涂布层不致密、漏涂的问题。
[0005]因此，目前亟需开发一种致密无漏涂的高耐温陶瓷涂布隔膜。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜及其制备方法，利用不同性质的粘结剂增强硅烷偶联剂、陶瓷颗粒及基膜之间的粘结作用，提高致密程度和耐热性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将陶瓷颗粒浸入硅烷偶联剂溶液中，进行第一次搅拌、清洗、干燥，再放入低玻璃化转变温度粘结剂水溶液中，该低玻璃化转变温度粘结剂的玻璃化转变温度≤50℃，进行第二次搅拌、清洗、干燥，得到改性陶瓷颗粒；
[0010](2)在去离子水中加入分散剂、改性陶瓷颗粒、增稠剂、高玻璃化转变温度粘结剂和润湿剂，该高玻璃化转变温度粘结剂的玻璃化转变温度≥150℃，进行搅拌，得到涂布浆料；
[0011](3)将涂布浆料涂布于基膜的一面或两面，控制涂层厚度，进行干燥，得到耐高温陶瓷复合锂电池隔膜。
[0012]优选地，所述陶瓷颗粒与硅烷偶联剂溶液的质量比为(1
‑
5):10。
[0013]优选地，所述硅烷偶联剂为3
‑
氨丙基
‑
三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基
‑
三乙氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。
[0014]优选地，所述硅烷偶联剂溶液的溶质浓度为0.01
‑
1mol/L，其溶剂为乙醇与水的混合溶液，其中乙醇占混合溶液的质量分数为50
‑
95wt％。
[0015]优选地，所述陶瓷颗粒为氧化铝、勃姆石中的一种，D(90)≤2um，0.5um≤D(50)≤0.8um。
[0016]优选地，步骤(1)中每次机械搅拌的温度为15
‑
40℃，搅拌时间为0.5
‑
2h；每次使用去离子水清洗；第一次干燥温度为100
‑
200℃，干燥时间为0.5
‑
1h；第二次干燥温度为40
‑
80℃，干燥时间为3
‑
6h。
[0017]优选地，所述低玻璃化转变温度粘结剂为玻璃化转变温度≤50℃的丙烯酸共聚物或均聚物，包括聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸正丙酯、聚丙烯酸正丁酯、聚丙烯酸异丁酯、聚丙烯酸正戊酯、聚丙烯酸正己酯、聚丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、聚丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸羟丙酯、聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯中的一种。
[0018]优选地，所述低玻璃化转变温度粘结剂水溶液的浓度为1
‑
10wt％。
[0019]优选地，步骤(2)中分散剂为0.05
‑
0.5wt％，改性陶瓷颗粒为30
‑
50wt％，增稠剂为0.05
‑
0.5wt％，高玻璃化转变温度粘结剂为3
‑
8wt％，润湿剂为0.05
‑
0.5％。
[0020]优选地，所述分散剂为氟代烷基乙氧基醇醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、丁苯萘磺酸钠、羟乙基硫酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种。
[0021]优选地，所述增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种。
[0022]优选地，所述高玻璃化转变温度粘结剂为玻璃化转变温度≥150℃的丙烯酸共聚物或均聚物，包括聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺中的一种。
[0023]优选地，所述润湿剂为氟代烷基甲氧基醚醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、炔二醇乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚丙烯酸铵、硅氧烷、聚硅氧烷、脂肪酸盐中的一种。
[0024]优选地，步骤(2)中搅拌温度为15
‑
60℃，搅拌时间为0.5
‑
6h。
[0025]优选地，步骤(3)中采用微凹辊、线棒等常规隔膜涂布方式进行涂布。
[0026]优选地，所述基膜选用商业聚乙烯隔膜。
[0027]优选地，步骤(3)中涂层厚度为1.5
‑
3um，干燥温度为40
‑
80℃，干燥时间为0.5
‑
5min。
[0028]一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜，由上述方法制备得到。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术首先利用低玻璃化转变温度粘结剂的高粘结性能，作为高粘结性粘结剂，通过其与硅烷偶联剂间的非共价相互作用将其负载于陶瓷颗粒表面，增加颗粒粘结性；然后利用高玻璃化转变温度粘结剂的低粘性高热稳定性，将陶瓷颗粒锚定在基膜表面，使陶
瓷颗粒在高温下也可维持隔膜的尺寸稳定，且涂层致密、无漏涂；解决了现有技术中陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温陶瓷复合锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将陶瓷颗粒浸入硅烷偶联剂溶液中，进行第一次搅拌、清洗、干燥，再放入低玻璃化转变温度粘结剂水溶液中，该低玻璃化转变温度粘结剂的玻璃化转变温度≤50℃，进行第二次搅拌、清洗、干燥，得到改性陶瓷颗粒；(2)在去离子水中加入分散剂、改性陶瓷颗粒、增稠剂、高玻璃化转变温度粘结剂和润湿剂，该高玻璃化转变温度粘结剂的玻璃化转变温度≥150℃，进行搅拌，得到涂布浆料；(3)将涂布浆料涂布于基膜的一面或两面，控制涂层厚度，进行干燥，得到耐高温陶瓷复合锂电池隔膜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒与硅烷偶联剂溶液的质量比为(1
‑
5):10。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3
‑
氨丙基
‑
三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基
‑
三乙氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷中的一种；和/或所述硅烷偶联剂溶液的溶质浓度为0.01
‑
1mol/L，其溶剂为乙醇与水的混合溶液，其中乙醇占混合溶液的质量分数为50
‑
95wt％；和/或所述陶瓷颗粒为氧化铝、勃姆石中的一种，D(90)≤2um，0.5um≤D(50)≤0.8um。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，每次搅拌的温度为15
‑
40℃，搅拌时间为0.5
‑
2h；和/或每次使用去离子水清洗；和/或第一次干燥温度为100
‑
200℃，干燥时间为0.5
‑
1h；和/或第二次干燥温度为40
‑
80℃，干燥时间为3
‑
6h。5.如权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敬源，袁翔，朱先进，韦育鲜，谢新春，高川，
申请(专利权)人：江苏北星新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：