【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种电极陶瓷涂层的制备方法，本专利技术还涉及一种含有电极陶瓷涂层的锂离子电池的制备方法。
技术介绍
1、随着信息、材料和能源技术的进步，锂离子电池以其高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全可靠以及能快速充放电等优点而成为新型电源技术研究的热点。锂离子电池除广泛用于日常熟知的手机、笔记本电脑以及其他数码电子产品之外，电动车的发展也将带动锂离子电池的更大需求，且在航空航天、航海、人造卫星、小型医疗、军用通信设备等领域中也得到了应用，逐步代替传统电池。
2、锂离子电池通常包括外壳、电极、隔膜和电解质等四个部分。隔膜是指在锂离子电池正极与负极中间的聚合物隔膜，是锂离子电池最关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响。其主要作用有：隔离正负极并使电池内的电子不能自由穿过；让电解质中的锂离子在正负极间自由通过。锂离子传导能力直接关系到锂离子电池的整体性能，电池隔膜的隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。通常情况下，电池隔膜的材料为有机聚合物材料，这些材料容易在电池短路或其它异常情况下升温而造成有机材料的融化甚至碳化，从而最终使正负极极体接触而短路甚至爆炸。此外，为了限制锂离子电池内部电子的通过，隔膜会增加锂离子电池的内部电阻，并且随着隔膜的老化，锂离子电池内部漏电流也明显增大，导致锂离子电池的循环寿命受限。
3、此外，无极耳锂离子电池具有内部阻抗小、结构简单、易于加工等诸多优点，具有广泛的应用前景
4、基于此，有必要提供一种电极陶瓷涂层的制备方法，以及含有电极陶瓷涂层的锂离子电池的制备方法，以至少部分地解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种电极陶瓷涂层的制备方法，以及含有电极陶瓷涂层的锂离子电池的制备方法。其中，通过在具有特定的电极表面粗糙度ra的电极上形成的陶瓷涂层能够替代通常意义上的电池隔膜，具备陶瓷涂层的电极可以无需隔膜的存在下直接组合成电池，防止电池在短路、热失效等条件下隔膜的融化导致正负极直接短路而造成更严重的安全隐患，增加电池的安全性能。此外，通过使用电极涂层替代电池隔膜，可以改善锂离子电池的循环寿命和热稳定性。通过降低陶瓷涂层的厚度，可以提高电池的体积比能量。进一步，在保证安全性能基础上，使得锂离子电池采用无极耳的设计更具有可行性。
2、本专利技术的一个方面，提供一种电极陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1，在电极表面上涂布陶瓷浆料以形成涂覆层；
4、步骤2，将所述涂覆层烘干得到陶瓷涂层；
5、其中所述陶瓷浆料包括陶瓷粉末、粘结剂和溶剂。
6、在一种实施方式中，所述陶瓷浆料通过以下步骤制备：
7、步骤1.1，将粘结剂加入溶剂中，充分搅拌至粘结剂完全溶解于溶剂中，得到均匀的胶液；
8、步骤1.2，将陶瓷粉末加入到步骤1.1得到的胶液中，充分搅拌，得到均匀的陶瓷浆料。
9、在一种实施方式中，所述陶瓷粉末材料选自勃姆石、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、沸石、氧化镁、氧化钛和钛酸钡中的一种或多种，优选为勃姆石和氧化铝，进一步优选为勃姆石。
10、在一种实施方式中，所述粘结剂选自pvdf、cmc和sbr中的一种或多种，优选为pvdf。
11、在一种实施方式中，所述溶剂选自nmp、环己酮、水、甲苯和二甲苯中的一种或多种，优选为nmp。
12、在一种实施方式中，所述陶瓷浆料还包括助剂，所述助剂选自pe和pp中的一种或两种。
13、在一种实施方式中，所述陶瓷粉末粒径满足d50为0.05μm～0.6μm，优选为0.07μm～0.4μm，进一步优选为0.09μm。
14、在一种实施方式中，所述陶瓷浆料中固含量为20％～30％，优选为25％～30％，进一步优选为27％。
15、在一种实施方式中，所述陶瓷粉末与粘结剂质量比为(80～95):(5～20)，优选为(80～90):(10～20)，进一步优选为85:15。
16、在一种实施方式中，所述陶瓷浆料的粘度为1830cp～87240cp，优选为6790cp～40380cp，进一步优选为18600cp。
17、在一种实施方式中，所述陶瓷涂层的厚度为6μm～9μm，优选为7μm～9μm，进一步优选为8μm～9μm。
18、在一种实施方式中，所述陶瓷涂层的孔隙体积为280ul/ml～320ul/ml，优选为289ul/ml～316ul/ml，进一步优选为315.7ul/ml。
19、在一种实施方式中，在涂布陶瓷浆料前还包括以下步骤：对电极表面进行预处理。
20、在一种实施方式中，对电极表面进行预处理使得ra满足涂布要求。
21、在一种实施方式中，在涂布陶瓷浆料前还包括以下步骤：测量电极表面的粗糙度ra，如ra满足涂布要求，则进行涂布；如ra不满足涂布要求，则对电极表面进行预处理，使得ra满足涂布要求。
22、在一种实施方式中，所述满足涂布要求的ra为0.4μm～1.6μm，优选为0.6μm～1.4μm，进一步优选为0.8μm～1.2μm。
23、在一种实施方式中，所述预处理方法包括对电极进行压延。
24、在一种实施方式中，所述涂布方法包括喷涂、印刷、挤压式或转移式。
25、本专利技术的另一方面，提供一种电极陶瓷涂层，其通过如上所述的制备方法制备。
26、本专利技术的再一方面，提供一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
27、步骤1，在正极和/或负极的至少一个表面上形成电极陶瓷涂层；
28、步骤2，将正极、负极、电解质和外壳组装成电池，其中将步骤1形成的所述陶瓷涂层位于正极和负极之间。
29、在一种实施方式中，所述的电极陶瓷涂层通过如上所述的制备方法制备。
30、在一种实施方式中，还包括将带有陶瓷涂层的正极和/或负极进行压延的步骤，压延至活性材料达到目标压实密度。
31、在一种实施方式中，所述的正极活性材料的目标压实密度为2.5g/cc～4.0g/cc，优选为3.0g/cc～3.5g/cc，进一步优选为3.4g/cc。
32、在一种实施方式中，所述的负极活性材料的目标压实密度为0.5g/cc～2.0g/cc，优选为1.0g/cc～1.5g/cc，进一步优选为1.4g/cc。
33、本专利技术的再一方面，提供一种锂离子电池，其通过如上所述的制备方法制备。
34、在一种实施方式中，所述锂离子电池不包括隔膜。
35、在一种实施方式中，所述锂离子电池不包括极耳。
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1.一种电极陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料通过以下步骤制备：
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末材料选自勃姆石、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、沸石、氧化镁、氧化钛和钛酸钡中的一种或多种，优选为勃姆石和氧化铝，进一步优选为勃姆石。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自PVDF、CMC和SBR中的一种或多种，优选为PVDF。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自NMP、环己酮、水、甲苯和二甲苯中的一种或多种，优选为NMP。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料还包括助剂，所述助剂选自PE和PP中的一种或两种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末粒径满足D50为0.05μm～0.6μm，优选为0.07μm～0.4μm，进一步优选为0.09μm。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料中固含量为20％～30％，优选
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末与粘结剂质量比为(80～95):(5～20)，优选为(80～90):(10～20)，进一步优选为85:15。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料的粘度为1830Cp～87240Cp，优选为6790Cp～40380Cp，进一步优选为18600Cp。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷涂层的厚度为6μm～9μm，优选为7μm～9μm，进一步优选为8μm～9μm。
12.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷涂层的孔隙体积为280uL/mL～320uL/mL，优选为289uL/mL～316uL/mL，进一步优选为315.7uL/mL。
13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在涂布陶瓷浆料前还包括以下步骤：对电极表面进行预处理。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述预处理使得Ra满足涂布要求。
15.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在涂布陶瓷浆料前还包括以下步骤：测量电极表面的粗糙度Ra，如Ra满足涂布要求，则进行涂布；如Ra不满足涂布要求，则对电极表面进行预处理，使得Ra满足涂布要求。
16.如权利要求14或15所述的制备方法，其特征在于，所述满足涂布要求的Ra为0.4μm～1.6μm，优选为0.6μm～1.4μm，进一步优选为0.8μm～1.2μm。
17.如权利要求13-15中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预处理方法包括对电极进行压延。
18.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涂布方法包括喷涂、印刷、挤压式或转移式。
19.一种电极陶瓷涂层，其特征在于，通过权利要求1-15中任一项所述的制备方法制备。
20.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
21.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述电极陶瓷涂层通过权利要求1-15中任一项所述的制备方法制备。
22.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，还包括将带有所述陶瓷涂层的正极和/或负极进行压延的步骤，压延至活性材料达到目标压实密度。
23.如权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料的目标压实密度为2.5g/cc～4.0g/cc，优选为3.0g/cc～3.5g/cc，进一步优选为3.4g/cc。
24.如权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料的目标压实密度为0.5g/cc～2.0g/cc，优选为1.0g/cc～1.5g/cc，进一步优选为1.4g/cc。
25.一种锂离子电池，其特征在于，通过权利要求20所述的制备方法制备。
26.如权利要求25所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池不包括隔膜。
27.如权利要求25所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池不包括极耳。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种电极陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料通过以下步骤制备：
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末材料选自勃姆石、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、沸石、氧化镁、氧化钛和钛酸钡中的一种或多种，优选为勃姆石和氧化铝，进一步优选为勃姆石。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自pvdf、cmc和sbr中的一种或多种，优选为pvdf。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自nmp、环己酮、水、甲苯和二甲苯中的一种或多种，优选为nmp。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料还包括助剂，所述助剂选自pe和pp中的一种或两种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末粒径满足d50为0.05μm～0.6μm，优选为0.07μm～0.4μm，进一步优选为0.09μm。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料中固含量为20％～30％，优选为25％～30％，进一步优选为27％。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末与粘结剂质量比为(80～95):(5～20)，优选为(80～90):(10～20)，进一步优选为85:15。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料的粘度为1830cp～87240cp，优选为6790cp～40380cp，进一步优选为18600cp。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷涂层的厚度为6μm～9μm，优选为7μm～9μm，进一步优选为8μm～9μm。
12.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷涂层的孔隙体积为280ul/ml～320ul/ml，优选为289ul/ml～316ul/ml，进一步优选为315.7ul/ml。
13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在涂布陶瓷浆料前还包括以下步骤：对电...
【专利技术属性】
技术研发人员：李家勇，D·G·福特，王喜庆，韩志清，
申请(专利权)人：创科无线普通合伙，
类型：发明
国别省市：
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