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CN109509862A - 一种陶瓷涂覆隔离膜及其制备方法 - Google Patents

一种陶瓷涂覆隔离膜及其制备方法 Download PDF

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CN109509862A
CN109509862A CN201811331460.7A CN201811331460A CN109509862A CN 109509862 A CN109509862 A CN 109509862A CN 201811331460 A CN201811331460 A CN 201811331460A CN 109509862 A CN109509862 A CN 109509862A
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杨建青
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Zhejiang Industry Polytechnic College
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Abstract

本发明公开一种陶瓷涂覆隔离膜及其制备方法,包括隔离膜基材,其特征在于:所述隔离膜基材单面涂布有陶瓷层,所述陶瓷层是通过含有混合陶瓷粉体、稳定剂以及粘合剂的浆料涂布在隔离膜基材上而成,所述浆料中混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量以重量份计分别为:混合陶瓷粉体91‑95份,粘合剂4.5‑6.5份,稳定剂1.2‑1.6份。本发明所述的陶瓷涂覆隔离膜通过对陶瓷浆料改进,使陶瓷隔离膜具有良好的机械强度的同时透气度和内阻较小。

Description

一种陶瓷涂覆隔离膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,尤其涉及一种陶瓷涂覆隔离膜及其制备方法。
背景技术
陶瓷隔离膜是在隔离膜上涂覆陶瓷涂层,陶瓷涂层是由纳米陶瓷粉末堆砌而成。
目前技术一般只用一种指定的纳米粉末,进而陶瓷粉末的粒度分布也是唯一的,不改变配方的前提下,陶瓷颗粒之间存在较多缝隙,陶瓷涂层的致密度较低,机械强度欠佳。采用两种尺寸的陶瓷粉末时,小尺寸陶瓷填充进大尺寸陶瓷堆砌的缝隙后,陶瓷涂层致密度提高使机械强度提高,但会导致涂层间隙变小且变少,因此涂层的透气度增大,进而影响锂电池的内阻。因此,需要选用合适粒径的陶瓷粉末,并以合理的配比混合。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种陶瓷涂覆隔离膜,提高陶瓷涂层机械强度的同时透气度和内阻较小。
本发明的另一目的在于提供一种陶瓷涂覆隔离膜的制备方法,制造出的陶瓷涂覆隔离膜,提高锂离子电池的安全性能并且透气性好、不易发热。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种陶瓷涂覆隔离膜,包括隔离膜基材,所述隔离膜基材单面涂布有陶瓷层,所述陶瓷层是通过含有混合陶瓷粉体、稳定剂以及粘合剂的浆料涂布在隔离膜基材上而成,所述浆料中混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量以重量份计分别为:混合陶瓷粉体91-95份,粘合剂4.5-6.5份,稳定剂1.2-1.6份;所述混合陶瓷粉体为基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为0.65-0.7nm、累积体积10%时的粒径D10为0.22-0.26nm、累积体积90%时的粒径D90为2.3-2.35nm的纳米陶瓷粉体A,和基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为1.1-1.2nm、累积体积10%时的粒径D10为0.4-0.45nm、累积体积90%时的粒径D90为2.9-2.93nm的纳米陶瓷粉体B以任意比混合;所述粘合剂为高分子粘合剂,所述稳定剂为羧甲基纤维素钠。
作为本发明的一种优选的方案,所述浆料中混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量分别为93份、5份、1.5份。
作为本发明的一种优选的方案,所述纳米陶瓷粉体A的中心粒径D50为0.69nm、累积体积10%时的粒径D10为0.245nm、累积体积90%时的粒径D90为2.318nm,所述纳米陶瓷粉体B的中心粒径D50为1.12nm、累积体积10%时的粒径D10为0.432nm、累积体积90%时的粒径D90为2.918nm。
作为本发明的一种优选的方案,所述混合陶瓷粉体中纳米陶瓷粉体A和纳米陶瓷粉体B的质量比在2/8~9/1的范围内。
作为本发明的一种优选的方案,所述高分子粘合剂为分子量为30~120万的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯。
一种制备陶瓷涂覆隔离膜的方法,其步骤如下:
1)混合陶瓷粉体配置:将纳米陶瓷粉体A和纳米陶瓷粉体B混合、烘烤、过筛后备用;
2)浆料配制:按照上述混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量,将稳定剂加水溶解并搅拌后,加入得到的混合陶瓷粉体搅拌,再加入粘合剂,继续搅拌反应;
3)涂布:升温凸版涂布机的烘箱,烘箱各段从前到后逐步提高温度,将浆料打入料槽中涂布在隔离膜基材的单面,烘干即成。
作为优选,步骤1)中烘箱的温度为80-90℃,烘烤时间为24-36小时;步骤2)中搅拌速度为700-900r/min,搅拌反应时间为1.5-2h。
作为优选,步骤3)中烘箱各端的温度范围为45-50℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明所述的陶瓷涂覆隔离膜通过对陶瓷浆料的改造,小尺寸的纳米陶瓷粉体A填充进大尺寸的纳米陶瓷粉体B的缝隙中,陶瓷涂层致密度提高,具有良好的机械强度,同时纳米陶瓷粉体A和纳米陶瓷粉体B以合理的质量比配备,涂层的透气度增加较少,不会影响锂电池的内阻,电池使用过程中不易发热。
具体实施方式
一种陶瓷涂覆隔离膜,包括隔离膜基材,所述隔离膜基材单面涂布有陶瓷层,所述陶瓷层是通过含有混合陶瓷粉体、稳定剂以及粘合剂的浆料涂布在隔离膜基材上而成,所述浆料中混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量以重量份计分别为:混合陶瓷粉体91-95份,粘合剂4.5-6.5份,稳定剂1.2-1.6份;所述混合陶瓷粉体为基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为0.65-0.7nm、累积体积10%时的粒径D10为0.22-0.26nm、累积体积90%时的粒径D90为2.3-2.35nm的纳米陶瓷粉体A,和基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为1.1-1.2nm、累积体积10%时的粒径D10为0.4-0.45nm、累积体积90%时的粒径D90为2.9-2.93nm的纳米陶瓷粉体B以任意比混合;所述粘合剂为高分子粘合剂,所述稳定剂为羧甲基纤维素钠。
以下是本发明制备锂离子电池造孔陶瓷隔离膜的具体实施例。
实施例1
一种陶瓷涂覆隔离膜,其是通过以下方法制备而成:
1)混合陶瓷粉体配置:将基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为0.65nm、累积体积10%时的粒径D10为0.22nm,累积体积90%时的粒径D90为2.3nm的纳米陶瓷粉体A和基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50是1.1nm、累积体积10%时的粒径D10为0.4nm、累积体积90%时的粒径D90为2.9nm的纳米陶瓷粉体B以2/8的质量比混合后于85℃的烤箱中烘烤36h,过筛,得到的混合陶瓷粉体备用;
2)浆料配制:取固含量1.6%的羧甲基纤维素钠溶液100g,加去离子水300g,以800r/min的转速搅拌30min;然后加入步骤1)的混合陶瓷粉体95g,以800r/min的转速搅拌3h;加入聚丙烯酸酯乳液6.5g,以800r/min的转速搅拌1.5~2h;
3)涂布:调试机器,并升温烘箱,涂布机各段的温度控制在45~50℃范围内,烘箱各段从前到后逐步提高温度;将浆料打入料槽中,进行试涂,烘干后进行厚度和面密度测试,直到调节达到要求后,开始将浆料涂布在隔离膜基材上。
实施例2
一种陶瓷涂覆隔离膜,其是通过以下方法制备而成:
1)混合陶瓷粉体配置:将基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为0.7nm、累积体积10%时的粒径D10为0.26nm、累积体积90%时的粒径D90为2.35nm的纳米陶瓷粉体A和基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50是1.2nm、累积体积10%时的粒径D10为0.45nm、累积体积90%时的粒径D90为2.93nm的纳米陶瓷粉体B以9/1的质量比混合后于85℃的烤箱中烘烤24h,过筛,得到的混合陶瓷粉体备用;
2)浆料配制:取固含量1.6%的羧甲基纤维素钠溶液75g,以800r/min的转速搅拌30min;然后加入步骤1)的混合陶瓷粉体91g,以800r/min的转速搅拌3h;加入聚偏氟乙烯4.5g,以800r/min的转速搅拌1.5~2h;
3)涂布:调试机器,并升温烘箱,涂布机各段的温度控制在45~50℃范围内,烘箱各段从前到后逐步提高温度;将浆料打入料槽中,进行试涂,烘干后进行厚度和面密度测试,直到调节达到要求后,开始将浆料涂布在隔离膜基材上。
实施例3
一种陶瓷涂覆隔离膜,其是通过以下方法制备而成:
1)混合陶瓷粉体配置:将基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为0.69nm、累积体积10%时的粒径D10为0.245nm、累积体积90%时的粒径D90为2.318nm的纳米陶瓷粉体A和基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50是1.12nm、累积体积10%时的粒径D10为0.432nm、累积体积90%时的粒径D90为2.918nm的纳米陶瓷粉体B以7/3的质量比混合后于85℃的烤箱中烘烤30h,过筛,得到的混合陶瓷粉体备用;
2)浆料配制:取固含量1.6%的羧甲基纤维素钠溶液93.75g,以800r/min的转速搅拌30min;然后加入步骤1)的混合陶瓷粉体93g,以800r/min的转速搅拌3h;加入聚偏氟乙烯5g,以800r/min的转速搅拌1.5~2h;
3)涂布:调试机器,并升温烘箱,涂布机各段的温度控制在45~50℃范围内,烘箱各段从前到后逐步提高温度;将浆料打入料槽中,进行试涂,烘干后进行厚度和面密度测试,直到调节达到要求后,开始将浆料涂布在隔离膜基材上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种陶瓷涂覆隔离膜,包括隔离膜基材,其特征在于:所述隔离膜基材单面涂布有陶瓷层,所述陶瓷层是通过含有混合陶瓷粉体、稳定剂以及粘合剂的浆料涂布在隔离膜基材上而成,所述浆料中混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量以重量份计分别为:混合陶瓷粉体91-95份,粘合剂4.5-6.5份,稳定剂1.2-1.6份;
所述混合陶瓷粉体为基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为0.65-0.7nm、累积体积10%时的粒径D10为0.22-0.26nm、累积体积90%时的粒径D90为2.3-2.35nm的纳米陶瓷粉体A,和基于激光衍射法的粒度分布的中心粒径D50为1.1-1.2nm、累积体积10%时的粒径D10为0.4-0.45nm、累积体积90%时的粒径D90为2.9-2.93nm的纳米陶瓷粉体B以任意比混合;
所述粘合剂为高分子粘合剂,所述稳定剂为羧甲基纤维素钠。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷涂覆隔离膜,其特征在于:所述浆料中混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量分别为93份、5份、1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷涂覆隔离膜,其特征在于:所述纳米陶瓷粉体A的中心粒径D50为0.69nm、累积体积10%时的粒径D10为0.245nm、累积体积90%时的粒径D90为2.318nm,所述纳米陶瓷粉体B的中心粒径D50为1.12nm、累积体积10%时的粒径D10为0.432nm、累积体积90%时的粒径D90为2.918nm。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷涂覆隔离膜,其特征在于:所述混合陶瓷粉体中纳米陶瓷粉体A和纳米陶瓷粉体B的质量比在2/8~9/1的范围内。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷涂覆隔离膜,其特征在于:所述高分子粘合剂为分子量为30~120万的聚丙烯酸酯乳液或聚偏氟乙烯。
6.一种制备如权利要求1-5中任一项所述陶瓷涂覆隔离膜的方法,其特征在于:步骤如下,
1)混合陶瓷粉体配置:将纳米陶瓷粉体A和纳米陶瓷粉体B混合、烘烤、过筛后备用;
2)浆料配制:按照上述混合陶瓷粉体、粘合剂、稳定剂的用量,将稳定剂加水溶解并搅拌后,加入得到的混合陶瓷粉体搅拌,再加入粘合剂,继续搅拌反应;
3)涂布:升温凸版涂布机的烘箱,烘箱各段从前到后逐步提高温度,将浆料打入料槽中涂布在隔离膜基材的单面,烘干即成。
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