本發(fā)明屬于電池隔膜，具體來說涉及一種陶瓷改性的鋰電池隔膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，越來越多新能源項(xiàng)目受到社會(huì)關(guān)注，其中電動(dòng)汽車更是頗受青睞，鋰離子電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源其安全性以及續(xù)航能力等是科研重點(diǎn)，作為離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一的隔膜，在離子電池中，隔膜吸取電解液后，可以防止短路，同時(shí)允許離子的傳導(dǎo)；過度充電或溫度升高時(shí)，隔膜通過閉孔阻隔電流傳導(dǎo)，防止爆炸；但是，隔膜浸潤性差，限制了隔膜內(nèi)部鋰離子在孔道中的傳輸，從而影響電池的整體性能。浸潤性能和熱收縮性能均是表征隔膜的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)也是關(guān)系電池安全性能的一項(xiàng)重要性能。

2、鋰電池隔膜在鋰電池中至關(guān)重要。常規(guī)的氧化鋁或勃姆石涂層隔膜浸潤性能和耐熱性能比較一般，無法滿足上述需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷改性的鋰電池隔膜。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供上述陶瓷改性的鋰電池隔膜的制備方法。

3、本發(fā)明的另一目的在于提供一種漿料。

4、本發(fā)明的另一目的在于提供制備上述漿料的方法。

5、本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

6、一種陶瓷改性的鋰電池隔膜，包括：基膜和基膜上的涂層，所述涂層中包括：陶瓷粉體、改性樹脂、納米纖維素晶體(cnc)和涂覆劑，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，陶瓷粉體、改性樹脂、納米纖維素晶體(cnc)和涂覆劑的比為(7～10):(5～7.5):(0.05～0.1)：(5～10)。

7、在上述技術(shù)方案中，陶瓷改性的鋰電池隔膜還包括：分散劑和膠黏劑，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、分散劑和膠黏劑的比為(7～10):(0.05～0.2):(5～10)。

8、在上述技術(shù)方案中，所述改性樹脂為環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、有機(jī)硅樹脂、氰酸酯樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯砜樹脂、聚醚砜樹脂和聚醚酰亞胺樹脂中的一種或幾種的混合物。

9、在上述技術(shù)方案中，所述改性樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。

10、在上述技術(shù)方案中，所述環(huán)氧樹脂的密度為1.05～1.40g/cm3，外觀為黃色或透明固體。

11、在上述技術(shù)方案中，所述陶瓷粉體為氧化鋁和/或勃姆石。

12、在上述技術(shù)方案中，所述涂覆劑為n-苯基馬來酰亞胺、磷酸三丁酯、n-甲基吡咯烷酮、甲基異丁基酮和二辛基亞砜中的一種或幾種的混合物。

13、在上述技術(shù)方案中，所述涂覆劑優(yōu)選為n-苯基馬來酰亞胺。

14、在上述技術(shù)方案中，所述n-苯基馬來酰亞胺的沸點(diǎn)為162～163℃，密度為1.2427g/cm3，外觀為黃色針狀結(jié)晶，閃點(diǎn)為162～163℃，分子量為173.17。

15、上述陶瓷改性的鋰電池隔膜的制備方法，包括：將漿料涂覆在基膜上，烘干，得到陶瓷改性的鋰電池隔膜前體，采用涂覆液對陶瓷改性的鋰電池隔膜前體進(jìn)行二次涂覆，萃取，烘干，得到陶瓷改性的鋰電池隔膜，所述涂覆液為涂覆劑和溶劑的混合物。

16、在上述技術(shù)方案中，溶劑為乙酸乙酯。

17、在上述技術(shù)方案中，涂覆液中涂覆劑的濃度為75～99wt％。

18、在上述技術(shù)方案中，陶瓷改性的鋰電池隔膜前體上漿料的負(fù)載量為3.5～4.5g/㎡，陶瓷改性的鋰電池隔膜上漿料和涂覆液的和的負(fù)載量為4.8～6.0g/㎡。

19、在上述技術(shù)方案中，萃取劑為乙酸乙酯。

20、一種漿料，包括：陶瓷粉體、改性樹脂和納米纖維素晶體(cnc)，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、改性樹脂和納米纖維素晶體(cnc)的比為(7～10):(5～7.5):(0.05～0.1)。

21、在上述技術(shù)方案中，還包括：分散劑、水和膠黏劑，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、分散劑、水和膠黏劑的比為(7～10):(0.05～0.2):(20～25):(5～10)。

22、在上述技術(shù)方案中，所述膠黏劑為聚丙烯酸酯。

23、在上述技術(shù)方案中，所述分散劑為銨鹽分散劑。

24、制備上述漿料的方法，包括以下步驟：

25、步驟1，將陶瓷粉體、改性樹脂與納米纖維素晶體(cnc)懸浮液混合至均勻，過濾，烘干，得到第一粉末，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、改性樹脂與納米纖維素晶體(cnc)懸浮液中納米纖維素晶體(cnc)的比為(7～10):(5～7.5):(0.05～0.1)；

26、在步驟1中，將陶瓷粉體、改性樹脂與納米纖維素晶體(cnc)懸浮液混合，在室溫下攪拌10～30min至均勻。

27、在步驟1中，烘干至水分為0.6～0.8％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

28、在步驟1中，第一粉末的粒徑為400～500nm。

29、在步驟1中，納米纖維素晶體(cnc)的密度為1.05g/cm3，納米纖維素晶體(cnc)的寬度4～5nm，納米纖維素晶體(cnc)的長度為50～500nm。

30、在步驟1中，納米纖維素晶體(cnc)懸浮液為納米纖維素晶體(cnc)和水的混合物，納米纖維素晶體(cnc)懸浮液中納米纖維素晶體(cnc)的含量為5～10wt％。

31、步驟2，將第一粉末、分散劑、水和膠黏劑混合至均勻，得到漿料，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、分散劑、水和膠黏劑的比為(7～10):(0.05～0.2):(20～25):(5～10)。

32、在步驟2中，先將第一粉末、分散劑和水混合至均勻，得到第一溶液，再將所述第一溶液和膠黏劑混合至均勻，得到所述漿料。

33、在步驟2中，將第一粉末、分散劑和水混合，先以3100～3600r/min的自轉(zhuǎn)速度、10～20r/min的公轉(zhuǎn)速度攪拌10～30min，再以5～7khz的頻率超聲10～30min至均勻，得到第一溶液。

34、在步驟2中，將第一溶液和膠黏劑混合，先以1000～2000r/min的自轉(zhuǎn)速度、15～20r/min的公轉(zhuǎn)速度攪拌5～10min，再以5～7khz的頻率超聲10～15min至均勻。

35、在步驟2中，所述研磨的轉(zhuǎn)速為400～650r/min，研磨的時(shí)間為10～15min。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

37、本發(fā)明先將含有陶瓷粉體和改性樹脂的漿料涂覆在基膜上，再采用涂覆液進(jìn)行二次涂覆，得到以陶瓷粉體為基底，改性樹脂與涂覆液中涂覆劑交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)附在基底上的陶瓷改性的鋰電池隔膜，并且漿料中的納米纖維素晶體提供了骨架支撐，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可以有效提高隔膜耐熱效果、浸潤能力及保液率。

技術(shù)特征：

1.一種陶瓷改性的鋰電池隔膜，其特征在于，包括：基膜和基膜上的涂層，所述涂層中包括：陶瓷粉體、改性樹脂、納米纖維素晶體和涂覆劑，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，陶瓷粉體、改性樹脂、納米纖維素晶體和涂覆劑的比為(7～10):(5～7.5):(0.05～0.1)：(5～10)，所述改性樹脂為環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、有機(jī)硅樹脂、氰酸酯樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚苯砜樹脂、聚醚砜樹脂和聚醚酰亞胺樹脂中的一種或幾種的混合物，所述涂覆劑為n-苯基馬來酰亞胺、磷酸三丁酯、n-甲基吡咯烷酮、甲基異丁基酮和二辛基亞砜中的一種或幾種的混合物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷改性的鋰電池隔膜，其特征在于，陶瓷改性的鋰電池隔膜還包括：分散劑和膠黏劑，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、分散劑和膠黏劑的比為(7～10):(0.05～0.2):(5～10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷改性的鋰電池隔膜，其特征在于，所述陶瓷粉體為氧化鋁和/或勃姆石。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷改性的鋰電池隔膜，其特征在于，納米纖維素晶體的寬度4～5nm，納米纖維素晶體的長度為50～500nm。

5.如權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述陶瓷改性的鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于，包括：將漿料涂覆在基膜上，烘干，得到陶瓷改性的鋰電池隔膜前體，采用涂覆液對陶瓷改性的鋰電池隔膜前體進(jìn)行二次涂覆，萃取，烘干，得到陶瓷改性的鋰電池隔膜，所述涂覆液為涂覆劑和溶劑的混合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，涂覆液中涂覆劑的濃度為75～99wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，陶瓷改性的鋰電池隔膜前體上漿料的負(fù)載量為3.5～4.5g/㎡，陶瓷改性的鋰電池隔膜上漿料和涂覆液的和的負(fù)載量為4.8～6.0g/㎡。

8.一種漿料，其特征在于，包括：陶瓷粉體、改性樹脂和納米纖維素晶體，其中，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述陶瓷粉體、改性樹脂和納米纖維素晶體的比為(7～10):(5～7.5):(0.05～0.1)。

9.一種漿料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，納米纖維素晶體懸浮液為納米纖維素晶體和水的混合物，納米纖維素晶體懸浮液中納米纖維素晶體的含量為5～10wt％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種陶瓷改性的鋰電池隔膜及其制備方法，陶瓷改性的鋰電池隔膜包括：基膜和基膜上的涂層，所述涂層中包括：陶瓷粉體、改性樹脂、納米纖維素晶體和涂覆劑。改性樹脂為環(huán)氧樹脂，涂覆劑為N?苯基馬來酰亞胺。本發(fā)明先將含有陶瓷粉體和改性樹脂的漿料涂覆在基膜上，再采用涂覆液進(jìn)行二次涂覆，得到以陶瓷粉體為基底，改性樹脂與涂覆液中涂覆劑交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)附在基底上的陶瓷改性的鋰電池隔膜，可以有效提高隔膜耐熱效果、浸潤能力及保液率。

技術(shù)研發(fā)人員：袁海朝,徐鋒,白子航,蘇碧海,田海龍,李欽欽,王建華,李威,張靜杰,周鑫,鞠天樂,張寒冬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北金力新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30