一種鋰電池專用陶瓷隔膜的製作方法

2023-05-07 22:19:41 2

本實用新型涉及鋰電池技術領域，特別涉及一種鋰電池專用陶瓷隔膜。

背景技術：

隨著現代科技的不斷進步，電子設備運用的十分普遍，目前的電子設備基本上通過鋰電池進行存儲電能，為電子設備進行供電，如：手機鋰電池、平板鋰電池、電動車鋰電池，甚至是動力鋰電池。

在鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一；隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用；隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路 , 此外還具有能使電解質離子通過的功能；隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響；電池的種類不同，採用的隔膜也不同；現有技術中的隔膜設計往往由於技術不夠成熟，鋰電池在耐高溫方面存在很大的不足，尤其是隔膜的防火性能不夠，隔膜容易產生燃燒，常常導致鋰電池爆炸的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種鋰電池專用陶瓷隔膜，其具有提高鋰電池防火性能的優點。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種鋰電池專用陶瓷隔膜，包括基礎膜，所述基礎膜兩側面均設有陶瓷材料層，其中一層所述陶瓷材料層表面設有無滷阻燃絕緣聚脲塗層，另一層所述陶瓷材料層表面設有矽酸鹽阻燃塗層，所述無滷阻燃絕緣聚脲塗層兩側面上均設有異噻唑啉酮樹脂塗層。

通過採用上述技術方案，矽酸鹽阻燃塗層與無滷阻燃絕緣聚脲塗層具有良好的防火阻燃作用，在電池內部產生明火時能有效的保護內部的基礎膜，從而有效的防止火焰沿著基礎膜進行蔓延，從而使內部不會產生大面積的明火，從而鋰電池不會持續的產生較大的熱膨脹效果，從而有效的防止鋰電池產生火災甚至爆炸，提高了使用時的安全性，且異噻唑啉酮樹脂塗層能有效的保護無滷阻燃絕緣聚脲塗層被電解液腐蝕，從而在鋰電池長時間時候後，無滷阻燃絕緣聚脲塗層依舊能保持良好的防火阻燃作用。

進一步的，靠近所述基礎膜的異噻唑啉酮樹脂塗層厚度為1um，遠離所述基礎膜的異噻唑啉酮樹脂塗層厚度為3um。

通過採用上述技術方案，由於無滷阻燃絕緣聚脲塗層一側有基礎膜，而基礎膜上電解液的含量較小，從而1um厚度的異噻唑啉酮樹脂塗層就能有效的對無滷阻燃絕緣聚脲塗層進行保護，從而減少了整體的厚度以及鋰電池的製造成本。

進一步的，所述異噻唑啉酮樹脂塗層由異噻唑啉酮樹脂塗料均勻塗布而成。

通過採用上述技術方案，異噻唑啉酮樹脂塗層塗覆均勻，有效的保證各個位置的防腐效果相同，提高防腐作用，減少資源的浪費。

進一步的，所述無滷阻燃絕緣聚脲塗層由無滷阻燃絕緣聚脲塗料均勻塗布5um而成。

通過採用上述技術方案，無滷阻燃絕緣聚脲塗層塗覆均勻，有效的保證各個位置的防火阻燃效果相同，提高防火阻燃作用，減少資源的浪費。

進一步的，所述矽酸鹽阻燃塗層由矽酸鹽阻燃塗料均勻塗布6um而成。

通過採用上述技術方案，矽酸鹽阻燃塗層塗覆均勻，有效的保證各個位置的防火阻燃效果相同，提高防火阻燃作用，減少資源的浪費。

進一步的，所述基礎膜為PE膜。

通過採用上述技術方案，PE膜具有防潮性、耐熱性、拉伸強度高、阻隔性強。

進一步的，所述基礎膜上均布有若干個貫穿孔。

通過採用上述技術方案，貫穿孔能有效的提高了鋰電池內部的電解液的流動性，提高鋰電池的性能。

進一步的，所述貫穿孔傾斜設置。

通過採用上述技術方案，電解液在基礎膜內進行傾斜的流動，從而減少對異噻唑啉酮樹脂塗層的衝擊，提高了異噻唑啉酮樹脂塗層的使用壽命。

進一步的，所述陶瓷材料層為氧化鋁層。

通過採用上述技術方案，氧化鋁塗層具有優異的耐高溫性，在180攝氏度以上還能保持隔膜完整形態，氧化鋁塗層可中和電解液中游離的HF，提升電池耐酸性，安全性提高。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：

1、具有良好的防火阻燃效果，減少鋰電池燃燒爆炸的產生；

2、阻燃層使用壽命長，有效的長時間保持阻燃效果；

3、鋰電池綜合性能高，使用效果好，安全性高。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體圖；

圖2是本實用新型的剖視圖。

圖中，1、基礎膜；11、貫穿孔；2、氧化鋁層；3、矽酸鹽阻燃塗層；4、無滷阻燃絕緣聚脲塗層；5、異噻唑啉酮樹脂塗層。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

一種鋰電池專用陶瓷隔膜，基礎膜1為PE膜，基礎膜1為PE膜，PE膜通過幹法單向拉伸工藝製成，幹法單向拉伸工藝是通過生產硬彈性纖維的方法，製備出低結晶度的高取向PE膜，再高溫退火獲得高結晶度的取向薄膜，這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷，然後在高溫下使缺陷拉開，形成傾斜狀的貫穿孔11，電解液在基礎膜1內進行傾斜的流動，從而減少對異噻唑啉酮樹脂塗層5的衝擊，防止長時間後異噻唑啉酮樹脂塗層5產生破損，提高了異噻唑啉酮樹脂塗層5的使用壽命，增長了對矽酸鹽阻燃塗層3的保護時效。

PE膜兩側面均均勻塗布有陶瓷材料層，陶瓷材料層為氧化鋁層2，三氧化二鋁作為一種無機物，具有很高的熱穩定性及化學惰性，是電池隔膜陶瓷塗層的很好選擇，粒徑均勻性，能很好的粘接到隔膜上，又不會堵塞隔膜孔徑；氧化鋁純度高，不能引入雜質，影響電池內部環境；氧化鋁晶型結構的要求，保證氧化鋁對電解液的相容性及浸潤性；氧化鋁塗層具有優異的耐高溫性，在180攝氏度以上還能保持隔膜完整形態；氧化鋁塗層可中和電解液中游離的HF，提升電池耐酸性，安全性提高；納米氧化鋁在鋰電池中可形成固溶體，提高倍率性和循環性能；納米氧化鋁粉末具有良好的吸液及保液能力；保持了聚烯烴隔膜的閉孔特性，避免熱失控引起安全隱患；氧化鋁塗層增加微孔曲折度，自放電低於普通隔膜；降低了循環過程中的機械微短路，有效提升循環壽命，總體具有耐高溫性、高安全性、高倍率性、良好的浸潤性、獨特的自關斷特性、低自放電率、循環壽命長。

其中一層氧化鋁層2表面均勻塗布有5um的無滷阻燃絕緣聚脲塗層4，無滷阻燃絕緣聚脲塗層4由現有的無滷阻燃絕緣聚脲塗塗料塗附後乾燥形成，無滷阻燃絕緣聚脲塗料由門冬氨酸聚脲樹脂、磷酸三笨酯、磷酸三甲苯置、甲基膦酸二甲酯、分散劑、消泡劑、流平劑、聚異氰酸酯類固化劑混合而成，其具有高效的阻燃效果易燃等級為S2，具有良好柔韌性，耐磨耐衝擊能力強可達到100cm/kg，絕緣強度高擊穿電壓大於15kv/mm，塗覆方便、平流性好、表面光滑，從而有效的提高了隔膜的阻燃效果，以及隔膜的隔絕效果。

無滷阻燃絕緣聚脲塗層4靠近PE膜側面均勻塗布有厚度為1um的異噻唑啉酮樹脂塗層5，無滷阻燃絕緣聚脲塗層4遠離PE膜側面均勻塗布有厚度為3um的異噻唑啉酮樹脂塗層5，異噻唑啉酮醛樹脂塗層由添加異噻唑啉酮的一種現有的酮醛樹脂塗料，通過酮醛樹脂的高附著能力塗覆在無滷阻燃絕緣聚脲塗層4表面，避免塗覆後產生脫落，由於異噻唑啉酮是一種良好的抗菌防腐劑，從而有效的提高了對無滷阻燃絕緣聚脲塗層4的防腐作用，有效的提高了無滷阻燃絕緣聚脲塗層4的使用壽命，且靠近PE膜的一側由於電解液接觸較少，且流動性較小，從而使用厚度小，有效的降低成本，而另一側面與電解液接觸面積大，且電解液的流動頻率高，從而提高厚度，有效的提高了使用的壽命。

另一層氧化鋁層2表面均勻塗布有6um的矽酸鹽阻燃塗層3，由現有的矽酸鹽阻燃塗料均勻塗成，其主要原料為無機矽酸鹽，具有不可燃的特性，並混合了JLS塗料阻燃劑，提高阻燃的效果，從而有效的提高對PE膜的阻燃效果，且與無滷阻燃絕緣聚脲塗層4相互作用全面的對PE膜提供阻燃效果。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其並不是對本實用新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權利要求範圍內都受到專利法的保護。