一种复合陶瓷隔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合陶瓷隔膜的制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种复合陶瓷隔膜的制备方法、复合陶瓷隔膜和电池


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种复合陶瓷隔膜的制备方法
、
复合陶瓷隔膜和电池
。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车和可便携电子器件的广泛应用，人们对电池的性能提出了更高的要求，例如高的安全性能
、
高的能量密度
、
长的使用寿命等
。
其中，电池的安全性能尤为重要，电池一旦发生爆炸
、
自燃等安全问题，既危害人身安全还有可能造成财产损失，究其主要原因，液体电解液的使用是核心问题之一
。
液体电解液中包含大量可燃成分，在电池遇到碰撞等情况时极易发生爆炸和燃烧的问题
。
[0003]准固态电池或者半固态电池由于减少或杜绝了液体电解液的使用，极大地改善了电池的安全性能
。
固态电池中的关键部件是固态电解质层，一般固态电解质层应具有以下特点：一
、
能够有效隔绝正极和负极，避免发生短路；二
、
能够高效地传导锂离子；三
、
具有一定的耐热性能，避免因高温下隔膜发生收缩而使正负极接触，产生安全问题
。
[0004]现有技术的隔膜一般采用在基膜两侧涂布包含电解质和陶瓷的浆料以形成陶瓷层，因陶瓷具有耐热性能，电解质具有导离子作用，因而使得制备得到的隔膜具有耐热性能
。
但是，隔膜的耐高温性能仍有待进一步提升，以满足实际应用的需求
。
而且，现有技术中，隔膜的制备方法一般通过涂布后干燥的方式制备，存在电解质和陶瓷在基膜上的结合性不佳的问题，影响了隔膜性能的提升
。
[0005]因此，有必要提供一种隔膜及其制备方法，改善隔膜中各组分的结合性，并有效改善其耐高温性能
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种复合陶瓷隔膜的制备方法
、
复合陶瓷隔膜和电池
。
[0007]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种复合陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
[0009]提供包含陶瓷的悬浮液；
[0010]将所述悬浮液施加至多孔基膜的表面，施加负压，使所述悬浮液渗入所述多孔基膜的孔隙中，干燥后得到复合陶瓷隔膜；
[0011]其中，所述陶瓷的粒径小于所述孔隙的孔径
。
[0012]本专利技术的方法通过将悬浮液施加至多孔基膜的表面并施加负压的方式，可以使悬浮液渗入多孔基膜的孔隙中去，因此使得陶瓷进入孔隙中，这种方式可以使陶瓷颗粒均匀地分布于多孔基膜的孔隙中，孔隙中的陶瓷颗粒在高温下仍能起到稳定的支撑作用，将该复合陶瓷隔膜应用于电池，其可直接分别与正极和负极接触，提升电池的安全性能
。
[0013]相比于直接将多孔基膜浸渍在含有陶瓷颗粒的悬浮液中，使陶瓷颗粒进入孔隙中的方式，本专利技术的方法能够保证陶瓷颗粒在孔隙中分布的均匀性，而直接浸渍的方式由于没有外力的作用，因此难以浸渍，有可能导致靠近基膜表面的孔隙中陶瓷颗粒偏多，而基膜内部的陶瓷颗粒偏少，陶瓷颗粒的分布不均导致隔膜的性能变差
。
而且，本专利技术的方法可以尽可能地减少隔膜表面的陶瓷的量，从而避免了陶瓷颗粒直接与正负极直接接触而导致的界面差的问题
。
[0014]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果
。
[0015]作为本专利技术所述的复合陶瓷隔膜的制备方法的优选技术方案，所述悬浮液的固含量为5％
‑
20
％，例如5％
、7
％
、8
％
、10
％
、12.5
％
、15
％
、18
％或
20
％等
。
若悬浮液的固含量过小，悬浮液过稀，会导致在负压作用下，陶瓷颗粒无法充分地进入多孔基膜的陶瓷中，使得制备得到的复合陶瓷隔膜的内部陶瓷含量少；若悬浮液的固含量过大，悬浮液过浓，会导致陶瓷颗粒容易团聚，很难均匀地分散在悬浮液中，进而导致悬浮液施加至多孔基膜的表面后，表面陶瓷颗粒分布不均，后续经过负压处理，进入多孔基膜内部的陶瓷分布不均匀
。
[0016]优选地，所述悬浮液中的陶瓷的粒径为
0.01
μ
m
‑3μ
m
，例如
0.01
μ
m、0.05
μ
m、0.1
μ
m、0.2
μ
m、0.3
μ
m、0.4
μ
m、0.5
μ
m、0.6
μ
m、0.7
μ
m、0.8
μ
m、0.9
μ
m、1
μ
m、1.5
μ
m、2
μ
m、2.5
μ
m
或3μ
m
等
。
[0017]优选地，以所述悬浮液的干基质量为基准，所述陶瓷的质量含量为5％
‑
100
％，例如5％
、10
％
、15
％
、20
％
、25
％
、30
％
、35
％
、40
％
、45
％
、50
％
、55
％
、60
％
、65
％
、70
％
、75
％
、80
％
、85
％
、90
％或
、95
％
、97
％或
100
％等，优选为5％
‑
95
％，更优选为
50
％
‑
95
％
。
[0018]优选地，所述陶瓷包括第一无机陶瓷，所述第一无机陶瓷为氮化物无机陶瓷
。
[0019]氮化物无机陶瓷在具有良好的绝缘性的同时，还具有极好的耐高温性能和导热性能，应用于隔膜可有效改善隔膜的耐高温收缩性能，提升电池的安全性能
。
以立方相氮化硼为例，其具有极高的熔点，极佳的抗热震性
、
抗热应力性能，在高温下的耐收缩性能好
。
同时也具有良好的导热性能，可在较短的时间内将热量传导至其他部位，因此在高温下能够在隔膜中起到很好的支撑作用，避免因隔膜发生形变导致的电池短路，提升隔膜的高温耐收缩性能，确保电池高温安全性能<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：提供包含陶瓷的悬浮液；将所述悬浮液施加至多孔基膜的表面，施加负压，使所述悬浮液渗入所述多孔基膜的孔隙中，干燥后得到复合陶瓷隔膜；其中，所述陶瓷的粒径小于所述孔隙的孔径
。2.
根据权利要求1所述的复合陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，所述悬浮液的固含量为5％
‑
20
％；优选地，以所述悬浮液的干基质量为基准，所述陶瓷的质量含量为5％
‑
100
％，优选为5％
‑
95
％，更优选为
50
％
‑
95
％；优选地，所述陶瓷的粒径为
0.01
μ
m
‑3μ
m
；优选地，所述陶瓷包括第一无机陶瓷，所述第一无机陶瓷为氮化物无机陶瓷；优选地，所述氮化物无机陶瓷包括氮化硼
、
氮化铝
、
氮化硅
、
氮化钛和氮化镁中的至少一种；优选地，所述氮化硼包括六方相氮化硼和
/
或
N
型立方相氮化硼；优选地，所述陶瓷中还包括第二无机陶瓷，所述第二无机陶瓷包括三氧化二铝
、
二氧化钛
、
二氧化硅
、
二氧化锆
、
钼掺杂二氧化硅
、
硼化锆
、
氮化锆类陶瓷
、
硼化硅
、
硼化钒
、
硼化钛
、
硼化镁和无机陶瓷固态电解质中的至少一种；优选地，所述氮化锆类化合物包括
ZrN、o
‑
Zr3N4、c
‑
Zr3N4中的至少一种；优选地，所述无机陶瓷固态电解质包括锂镧锆氧化合物
、
钛酸镧锂氧化合物
、
钽掺杂锂镧锆氧化合物
、
铝掺杂锂镧锆氧化合物
、
锂锗磷硫化合物
、
锂磷硫氯化合物和磷酸锗铝锂中的至少一种；优选地，所述第二无机陶瓷的质量占所述第一无机陶瓷的质量的0‑
95
％
。3.
根据权利要求1或2所述的复合陶瓷隔膜的制备方法，所述悬浮液中还包括聚合物粘结剂和有机溶剂；优选地，聚合物粘结剂包括聚氧化乙烯
、
聚偏氟乙烯
、
聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯
、
聚偏氟乙烯
‑
三氟氯乙烯
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯腈
、
全氟磺酸树脂
、
全氟磺酸树脂锂
、
热塑性聚氨酯
、
聚苯硫醚
、
聚乙烯亚胺
、
聚氰基丙烯酸乙酯
、
聚碳酸亚乙烯酯
、
聚碳酸丙烯酯
、
聚碳酸乙烯酯
、
聚丙二酸酯类物质
、
聚丁二酸酯类物质
、
聚酰亚胺
、
聚醚酰亚胺和聚醚砜中的至少一种；优选地，所述聚丙二酸酯类物质包括聚丙二酸戊二醇酯
、
聚丙二酸乙二醇酯
、
聚丙二酸丙二醇酯和聚丙二酸己二醇酯中的至少一种；优选地，所述聚丁二酸酯类物质包括聚丁二酸乙二醇酯和丁二酸丙二醇酯中的至少一种；优选地，以所述悬浮液的干基质量为基准，所述聚合物粘结剂的质量含量为0％
‑
95
％且不包含端点值，优选为3％
‑
95
％，更优选为3％
‑
50
％；优选地，所述有机溶剂包括
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、N,N
‑
二甲基乙酰胺
、
氮甲基吡咯烷酮和乙腈中的至少一种
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的复合陶瓷隔膜的制备方法，所述悬浮液中还包括分散剂，所述分散剂包括非离子表面活性剂
、
阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂中的至
少一种；优选地，以所述悬浮液的干基质量为基准，所述分散剂的质量含量为0％
‑2％且不含0％
。5.
根据权利要求1‑4任一项所述的复合陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，将所述悬浮液施加至多孔基膜的表面的方式为滴加；优选地，单位面积的多孔基膜表面的悬浮液的施加量为
0.08mL/cm2‑
0.35mL/cm2。6.
根据权利要求1‑5任一项所述的复合陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，所述负压的大小为
100mbar
‑
500mbar
；优选地，所述负压的持续时间为
30s
‑
5min
；优选地，所述施加负压的方式为：采用抽滤装置，对施加了悬浮液的多孔基膜进行抽滤处理
。7.
根据权利要求1‑6任一项所述的复合陶瓷隔膜的制备方法，其特征在于，所述多孔基膜包括多孔聚乙烯隔膜
、
多孔聚丙烯隔膜
、
多孔聚乙烯
/
聚丙烯复合隔膜
、
多孔纤维素膜

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，
申请(专利权)人：重庆太蓝新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：