多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜的製作方法
2023-06-01 13:27:31 1
多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，包括聚烯烴層，所述聚烯烴層表面依次塗覆有陶瓷層和細菌纖維素層。本發明具有能提高隔膜熱安全性和使用壽命且不會對環境造成汙染的優點。
【專利說明】多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池隔膜，尤其是涉及一種能提高隔膜熱安全性和使用壽命且不會對環境造成汙染的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜。
【背景技術】
[0002]作為鋰電池四大材料之一的隔膜，儘管並不參與電池中的電化學反應，但卻是鋰電池中關鍵的內層組件。電池的容量、循環性能和充放電電流密度等關鍵性能都與隔膜有著直接的關係，隔膜性能的改善對提高鋰電池的綜合性能起著重要作用。在鋰電池中，隔膜吸收電解液後，可隔離正、負極，以防止短路，但同時還要允許鋰離子的傳導。而在過度充電或者溫度升高時，隔膜還要有高溫自閉性能，以阻隔電流傳導防止爆炸。不僅如此，鋰電池隔膜還要有強度高、防火、耐化學試劑、耐酸鹼腐蝕性、生物相容性好、無毒等特點。在聚烯烴隔膜上塗覆功能層是現階段改善和提高其性能一種最直接最有效。
【發明內容】
[0003]為克服上述缺點，本發明提供一種能提高隔膜熱安全性和使用壽命且不會對環境造成汙染的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜及裝置。
[0004]本發明的目的是通過以下技術措施實現的，包括聚烯烴層，所述聚烯烴層表面依次塗覆有陶瓷層和細菌纖維素層。
[0005]作為一種優選方式，所述細菌纖維素層由水性細菌纖維素漿料塗覆而成，所述水性細菌纖維素漿料配製方法為:
[0006]以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、表面活性劑、分散劑、增稠劑在常溫加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；再加入細菌纖維素，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1 %?2 %的水溶性高分子增稠劑，0.01 %?2 %的水性分散劑，0.01 %?1 %的表面活性劑，0.1%?5%的水性膠黏劑，5%?25%的細菌纖維素，67%?83%的去離子水，上述都為質量分數。
[0007]作為一種優選方式，所述陶瓷層由水性陶瓷漿料塗覆而成，所述水性陶瓷漿料配製方法為:
[0008]以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、增稠劑在常溫下加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；然後在上述溶液中依次加入表面活性劑、水性分散劑和陶瓷粉末，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1 %?2 %的增稠劑，0.01 %?2 %的水性分散劑，0.01 %?1 %的表面活性劑，0.1%?5%的水性膠黏劑，5%?25%的陶瓷粉末粒子，67%?83%的去離子水，上述都為質量分數。
[0009]作為一種優選方式，所述細菌纖維素為木醋桿菌合成的纖維素。
[0010]作為一種優選方式，所述陶瓷粉末粒子為3102、41203、0^0、1102、啦0、2=0、31102、21~02中的任意一種或者多種；粒徑範圍為0.01 VIII?10 VIII。
[0011]本發明塗覆有二種功能塗層，其中的陶瓷塗層能提高隔膜的熱安全性並能提高電解液對隔膜的浸潤性，便於電解液的吸收；而細菌纖維素塗層中的細菌纖維素能夠在電解液中溶脹，有良好吸收和保持電解液的能力，具有較高的電導率，從而使鋰電池具有良好的循環使用壽命。同時，能使電池正負極很好的粘結貼合，提高電芯硬度和形體保持能力。二種塗布漿料所用溶劑均為水，不含丙酮、DMF、NMP等有機溶劑，不會對環境造成汙染，不會危害工人的健康。作為工業化生產的產品，使用水作為溶劑極大地降低了生產成本，使產品更具競爭力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例的剖面圖。
【具體實施方式】
[0013]下面對本發明作進一步詳細說明。
[0014]一種多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，參考圖1，複合隔膜包括依次層疊的聚烯烴隔膜1、陶瓷塗層2和細菌纖維素塗層3。其製備方法包括如下步驟:
[0015]步驟1:配置水性細菌纖維素漿料和水性陶瓷漿料；
[0016]步驟2:以聚烯烴隔膜I作為塗布基材，在基材表面依次塗布水性陶瓷塗層2、水性細菌纖維素塗層3，塗布速率為5?100m/min，經過30?100°C烘箱烘乾，得到最終聚烯烴層/陶瓷層/細菌纖維素層三層複合隔膜。
[0017]本發明的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，在前面技術方案的基礎上，步驟I中水性細菌纖維素漿料配製方法為:
[0018]以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、表面活性劑、分散劑、增稠劑在常溫加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；再加入細菌纖維素，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1 %?2 %的水溶性高分子增稠劑，0.01 %?2 %的水性分散劑，0.01 %?I %的表面活性劑，0.1%?5%的水性膠黏劑，5%?25%的細菌纖維素，67%?83%的去離子水，上述都為質量分數；細菌纖維素的重均分子量為12-16萬，粒徑為100-300nm。
[0019]本發明的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，在前面技術方案的基礎上，步驟I中水性陶瓷漿料配製方法為:
[0020]以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、增稠劑在常溫下加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；然後在上述溶液中依次加入表面活性劑、水性分散劑和陶瓷粉末，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1 %?2 %的增稠劑，0.01 %?2 %的水性分散劑，0.01 %?I %的表面活性劑，0.1%?5%的水性膠黏劑，5%?25%的陶瓷粉末粒子，67%?83%的去離子水，上述都為質量分數。
[0021]本發明的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，在前面技術方案的基礎上，聚烯烴隔膜I的厚度範圍在8 μ m-100 μ m，孔隙率範圍為30% -80%,平均孔徑在0.01 μ m-10 μ m。
[0022]本發明的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，在前面技術方案的基礎上，細菌纖維素為木醋桿菌合成的纖維素。
[0023]本發明的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，在前面技術方案的基礎上，陶瓷粉末粒子為 Si02、A1203、CaO, Ti02、Mg0、ZnO, SnO2, ZrO# 的任意一種或者多種，優選 S1jPAl2O3;粒徑範圍為0.01 μ m?10 μ m，優選0.1 μ m?3 μ m。
[0024]本發明的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，在前面技術方案的基礎上，陶瓷塗覆層和細菌纖維素塗覆層的厚度共為1 0111-10 VIII，優選1 VIII?4 VIII。
[0025]以上是對本發明多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜進行了闡述，用於幫助理解本發明，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，任何未背離本發明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，其特徵在於:包括聚烯烴層，所述聚烯烴層表面依次塗覆有陶瓷層和細菌纖維素層。
2.根據權利要求1所述的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，其特徵在於:所述細菌纖維素層由水性細菌纖維素漿料塗覆而成，所述水性細菌纖維素漿料配製方法為: 以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、表面活性劑、分散劑、增稠劑在常溫加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；再加入細菌纖維素，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1 %?2 %的水溶性高分子增稠劑，0.0l %?2 %的水性分散劑，0.01 %?I %的表面活性劑，0.1%?5%的水性膠黏劑，5%?25%的細菌纖維素，67%?83%的去離子水，上述都為質量分數。
3.根據權利要求1所述的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，其特徵在於:所述陶瓷層由水性陶瓷漿料塗覆而成，所述水性陶瓷漿料配製方法為: 以去離子水作為溶劑，把水溶性膠黏劑、增稠劑在常溫下加入去離子水中攪拌溶解，配成溶液；然後在上述溶液中依次加入表面活性劑、水性分散劑和陶瓷粉末，攪拌均勻，配成水性漿料；漿料中含0.1 %?2 %的增稠劑，0.01 %?2 %的水性分散劑，0.01 %?I %的表面活性劑，0.1 %?5 %的水性膠黏劑，5 %?25 %的陶瓷粉末粒子，67 %?83 %的去離子水，上述都為質量分數。
4.根據權利要求2所述的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，其特徵在於:所述細菌纖維素為木醋桿菌合成的纖維素。
5.根據權利要求3所述的多層共擠塗覆製備鋰電池複合隔膜，其特徵在於:所述陶瓷粉末粒子為Si02、Al203、Ca0、Ti02、Mg0、Zn0、Sn02、ZrO^的任意一種或者多種；粒徑範圍為.0.01 μ m ?10 μ m0
【文檔編號】H01M2/16GK104466061SQ201410742857
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】謝傳毅, 張文俊, 顏炳輝, 陳欣漢, 夏潔, 鍾騰英 申請人:廣東梅雁吉祥水電股份有限公司