隔膜用漿料的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隔膜用漿料的制備工藝。
技術(shù)背景
[0002]隨著信息、材料和能源技術(shù)的進(jìn)步，鋰離子電池以其高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)、安全可靠以及快速充放電等優(yōu)點(diǎn)而成為新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。鋰離子電池由正極片、負(fù)極片、電解液、隔膜以及電池外殼組成。
[0003]其中，隔膜作為電池的“第三極”，是鋰離子電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一。隔膜位于鋰離子電池的正極片和負(fù)極片中間，是鋰離子電池最關(guān)鍵的部分，電池隔膜最主要的功能是分隔電池中的正極片和負(fù)極片，防止正極片和負(fù)極片直接接觸產(chǎn)生短路。同時(shí)，由于隔膜中具有大量曲折貫通的微孔，電解液中的離子載體可以在微孔中自由通過(guò)，在正極片和負(fù)極片之間遷移形成電池內(nèi)部導(dǎo)電回路，而電子則通過(guò)外部回路在正負(fù)極之間遷移形成電流，供外部設(shè)備利用。此外，隔膜具有自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)功能，由于非正常情況下電池短路使電池內(nèi)部溫度升高，當(dāng)電池內(nèi)部溫度到達(dá)閉孔溫度時(shí)，隔膜微孔會(huì)閉塞阻斷電流通過(guò)。
[0004]在鋰離子電池中，為了提高電池的高循環(huán)性，必須提供高的孔隙的隔膜以儲(chǔ)備足夠的電解液；為了提高電池的容量，需在有限的空間內(nèi)加大正負(fù)極片的體積，但考慮到高溫安全方面，隔膜的寬度和在高溫收縮后的長(zhǎng)度和寬度必須大于正負(fù)極片的長(zhǎng)度和寬度，以防止正負(fù)極片的短路；在鋰離子電池設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要考慮DFMEA (即設(shè)計(jì)失效模式分析)，在隔膜的長(zhǎng)度和寬度方向上預(yù)留較長(zhǎng)的位置以保證上述條件的實(shí)現(xiàn)。
[0005]現(xiàn)有的鋰電池基本上皆為基膜和涂層構(gòu)成。涂層使用的漿料主要有:球形陶瓷高致密有機(jī)基(油性)漿料和部分二元組份的水性粘結(jié)劑。球形陶瓷顆粒一般是通過(guò)球磨的形式得到的，球磨工藝主要優(yōu)勢(shì)為加工成本較低，且加工工藝簡(jiǎn)單，容易控制，目前被較多廠家使用。但根據(jù)緊密堆積理論，標(biāo)準(zhǔn)球狀物體能達(dá)到最大的堆積密度，幾何外形越偏離球形，堆積密度越少；實(shí)際客戶在使用中制成相同厚度的涂層時(shí)就需要更多的陶瓷顆粒，成本卻有所上升，另外由于規(guī)整的球形表面對(duì)電解液的吸附性能也較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種能夠提高隔膜的電解液存儲(chǔ)空間和高溫收縮性的隔膜用漿料的制備工藝。
[0007]為達(dá)上述目的，提供了如下的技術(shù)方案:
[0008]一種隔膜用漿料的制備工藝，包括以下步驟:(1)、將陶瓷顆粒進(jìn)行破碎加工；
(2)、對(duì)破碎后的所述陶瓷顆粒進(jìn)行清洗；(3)、對(duì)清洗后的所述陶瓷顆粒按照粒徑大小進(jìn)行篩分；(4)、將兩種或兩種以上粒徑的所述陶瓷顆粒進(jìn)行混合；(5)、配制粘結(jié)劑；(6)、將步驟(4)的所述陶瓷顆粒加入配制好的所述粘結(jié)劑中進(jìn)行混合；(7)、將步驟(6)的混合物進(jìn)行脫泡，制成所述隔膜用漿料。
[0009]作為一個(gè)優(yōu)選的方案，步驟(I)中使用破碎機(jī)對(duì)所述陶瓷顆粒進(jìn)行破碎。
[0010]作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，步驟(4)中使用兩種粒徑的所述陶瓷顆粒進(jìn)行混合，一種所述陶瓷顆粒的中位粒徑為600?lOOOnm，比表面積是17?27m2/g，占總量的重量份數(shù)是65?75 ;另一種所述陶瓷顆粒的中位粒徑為100?400nm，比表面積是29?39m2/g，占總量的重量份數(shù)是25?35。
[0011]作為另一個(gè)的優(yōu)選的方案，步驟(2)采用超聲波清洗方式。
[0012]作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，步驟(3)采用氣相篩分的方式。
[0013]作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，步驟(6)使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為4?7小時(shí)。
[0014]作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，步驟(7)采用真空脫泡的方式。
[0015]作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，還包括步驟(8)將所述隔膜用漿料進(jìn)行過(guò)濾。其中，作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，步驟(8)中使用150目的篩子進(jìn)行真空過(guò)濾。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的隔膜用漿料的制備工藝的優(yōu)點(diǎn)為:使用破碎方式取代球磨的方式，對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行破碎，使得所述陶瓷顆粒具有非球形顆粒形貌。由緊密堆積理論可知，標(biāo)準(zhǔn)球狀物體能達(dá)到最大的堆積密度，而幾何外形越偏離球形，堆積密度越少；故為涂覆隔膜提供更大的孔隙率，便于存儲(chǔ)更多的電解液。
[0017]將不同粒徑的所述陶瓷顆?；煊茫捎诖箢w粒的堆積可以起到提供更大的孔隙率的作用，從而提供更多的存儲(chǔ)電解液的空間，而其中填充的較小粒徑的粒子能夠使的隔膜表面達(dá)到更有效的覆蓋，不會(huì)出現(xiàn)存在空腔的位置，起到有效避免高溫下空腔位置破膜或由于鋰枝晶和其他枝晶導(dǎo)致此處出現(xiàn)微短路或短路現(xiàn)象發(fā)生。
[0018]采用真空脫泡的方式，避免加入脫泡劑之類的新物質(zhì)，影響漿料的涂覆性能，避免陶瓷顆粒脫粉情況的發(fā)生。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的技術(shù)手段、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]一種隔膜用漿料的制備工藝，包括以下步驟:
[0022]實(shí)施例1
[0023](I)、選取陶瓷顆粒中粒徑分布在3um的陶瓷顆粒，使用破碎機(jī)對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行破碎加工，得到預(yù)設(shè)形貌和粒徑不同的陶瓷顆粒。
[0024](2)、使用二次蒸餾水將陶瓷顆粒表面的小的粒子清洗下來(lái)，并將清洗后懸浮在液體表面的物質(zhì)去除，將沉在液體底部的陶瓷顆粒取出后烘干以便后續(xù)進(jìn)一步加工。
[0025](3)、將陶瓷顆粒采用氣相篩分的方法，將不同粒徑的粒子篩分開(kāi)來(lái)，取出其中符合要求的兩種陶瓷顆粒。
[0026](4)、使用兩種粒徑的陶瓷顆粒進(jìn)行混合，一種陶瓷顆粒的中位粒徑為600nm，比表面積是27m2/g，占總量的重量份數(shù)是65 ;另一種陶瓷顆粒的中位粒徑為lOOnm，比表面積是39m2/g，占總量的重量份數(shù)是35。
[0027](5)、將羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠乳液和純凈水按2:1:97的比例進(jìn)行配比得到粘結(jié)劑。
[0028](6)、將步驟(4)的陶瓷顆粒加入配制好的粘結(jié)劑中，使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為5小時(shí)。
[0029](7)、將步驟(6)的混合物用攪拌機(jī)調(diào)至慢速攪拌，抽真空30分鐘，進(jìn)行脫泡，制成漿料。
[0030](8)、將上述脫泡好的漿料通過(guò)150目篩子進(jìn)行真空過(guò)濾，得到最終的隔膜用漿料。
[0031]實(shí)施例2
[0032](I)、選取陶瓷顆粒中粒徑分布在5um的陶瓷顆粒，使用破碎機(jī)對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行破碎加工，得到預(yù)設(shè)形貌和粒徑不同的陶瓷顆粒。
[0033](2)、使用二次蒸餾水將陶瓷顆粒表面的小的粒子清洗下來(lái)，并將清洗后懸浮在液體表面的物質(zhì)去除，將沉在液體底部的陶瓷顆粒取出后烘干以便后續(xù)進(jìn)一步加工。
[0034](3)、將陶瓷顆粒采用氣相篩分的方法，將不同粒徑的粒子篩分開(kāi)來(lái)，取出其中符合要求的兩種陶瓷顆粒。
[0035](4)、使用兩種粒徑的陶瓷顆粒進(jìn)行混合，一種陶瓷顆粒的中位粒徑為lOOOnm，比表面積是17m2/g，占總量的重量份數(shù)是75 ;另一種陶瓷顆粒的中位粒徑為400nm，比表面積是29m2/g，占總量的重量份數(shù)是25。
[0036](5)、將羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠乳液和純凈水按2:1:97的比例進(jìn)行配比得到粘結(jié)劑。
[0037](6)、將步驟(4)的陶瓷顆粒加入配制好的粘結(jié)劑中，使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為5小時(shí)。
[0038](7)、將步驟(6)的混合物用攪拌機(jī)調(diào)至慢速攪拌，抽真空30分鐘，進(jìn)行脫泡，制成漿料。
[0039](8)、將上述脫泡好的漿料通過(guò)150目篩子進(jìn)行真空過(guò)濾，得到最終的隔膜用漿料。
[0040]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中僅用于說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都屬于本發(fā)明范圍。發(fā)明要求保護(hù)的范圍由附錄的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將陶瓷顆粒進(jìn)行破碎加工； (2)、對(duì)破碎后的所述陶瓷顆粒進(jìn)行清洗； (3)、對(duì)清洗后的所述陶瓷顆粒按照粒徑大小進(jìn)行篩分； (4)、將兩種或兩種以上粒徑的所述陶瓷顆粒進(jìn)行混合； (5)、配制粘結(jié)劑； (6)、將步驟(4)的所述陶瓷顆粒加入配制好的所述粘結(jié)劑中進(jìn)行混合； (7 )、將步驟(6 )的混合物進(jìn)行脫泡，制成所述隔膜用漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(I)中使用破碎機(jī)對(duì)所述陶瓷顆粒進(jìn)行破碎。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(4)中使用兩種粒徑的所述陶瓷顆粒進(jìn)行混合，一種所述陶瓷顆粒的中位粒徑為600?lOOOnm，比表面積是17?27m2/g，占總量的重量份數(shù)是65?75 ;另一種所述陶瓷顆粒的中位粒徑為100?400nm,比表面積是29?39m2/g，占總量的重量份數(shù)是25?35。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(2)采用超聲波清洗方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(3)采用氣相篩分的方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(6)使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為4?7小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(7)采用真空脫泡的方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:還包括步驟(8)將所述隔膜用漿料進(jìn)行過(guò)濾。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隔膜用漿料的制備工藝，其特征在于:步驟(8)中使用150目的篩子進(jìn)行真空過(guò)濾。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種隔膜用漿料的制備工藝，包括以下步驟：（1）、將陶瓷顆粒進(jìn)行破碎加工；（2）、對(duì)破碎后的所述陶瓷顆粒進(jìn)行清洗；（3）、對(duì)清洗后的所述陶瓷顆粒按照粒徑大小進(jìn)行篩分；（4）、將兩種或兩種以上粒徑的所述陶瓷顆粒進(jìn)行混合；（5）、配制粘結(jié)劑；（6）、將步驟（4）的所述陶瓷顆粒加入配制好的所述粘結(jié)劑中進(jìn)行混合；（7）、將步驟（6）的混合物進(jìn)行脫泡。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高隔膜的電解液存儲(chǔ)空間和高溫收縮性。
【IPC分類】H01M2-16
【公開(kāi)號(hào)】CN104638214
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310557304
【發(fā)明人】李曉明, 李曉華, 程躍, 王偉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】上海恩捷新材料科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月11日