鋰離子動力電池隔離膜的研磨料、涂布漿料及其制備方法
【專利摘要】一種鋰離子動力電池隔離膜的研磨料、涂布漿料及其制備方法，其中，涂布漿料包括w/w的化工連接料--?10-25%；增稠劑1-3%；研磨漿料25-55%；消泡劑0.1-0.3%；潤濕劑0.1-0.3%；分散劑0.1-0.3%；流平劑0.1-0.3%。本發(fā)明采用價格低廉的碳化硅作為研磨漿料或涂布漿料的主要原料，可以大大地降低研磨漿料和涂布漿料的成本；相對于現(xiàn)有技術公開的鋰離子動力電池隔離膜而言，沒有使用三氧化二鋁，故不會與鋰電池正極片中的磷酸鐵鋰發(fā)生化學反應，不會生成鋁酸三鋰（Li3AlO3）,因此，在電池使用的過程中，不存在刺破隔離膜的問題，這樣可以提高鋰電池的安全性和延長鋰電池的使用壽命。
【專利說明】鋰離子動力電池隔離膜的研磨料、涂布漿料及其制備方法
[0001]【技術領域】
本發(fā)明涉及一種用于鋰離子動力電池隔離膜的研磨料、涂布漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。用動力電池作為能源的汽車又被稱為新能源汽車，新能源汽車因其節(jié)能和環(huán)保的特性被看好，但是其產(chǎn)業(yè)化面臨最大問題是居高不下的銷售價格。從國外混合動力汽車看，同類型的混合動力汽車和燃油型汽車之間的差價達到8-10萬元人民幣，而國內純電動車型與同類型的燃油車的差價更是高達20多萬。雖然新能源汽車后期的運營和維護成本低廉可以逐步填平一次購置的差價，但是高額購置價格無疑成為阻礙新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的重要障礙。
[0003]新能源汽車價格之高源于動力鋰電池，新能源汽車主要由電池驅動系統(tǒng)、電機系統(tǒng)和電控系統(tǒng)及組裝等部分組成。其中電機、電控及組裝和傳統(tǒng)汽車基本相同，差價的原因在于電池驅動系統(tǒng)。從新能源汽車的成本構成看，電池驅動系統(tǒng)占據(jù)了新能源汽車成本的30-45%，而動力鋰電池又占據(jù)電池驅動系統(tǒng)約75-85%的成本構成。
[0004]目前市場上已經(jīng)商業(yè)化的動力鋰電池主要包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池和三元材料電池等，我國市場以磷酸鐵鋰為主，日韓大多選擇錳酸鋰和三元材料的混合電池體系。目前國內的磷酸鐵鋰電池售價約在3-4元/Wh，錳酸鋰和三元材料電池約在4-5元/Wh?？紤]不同類型新能源汽車的電池容量，插電式混合動力汽車的電池容量是10-16KWh，純電動汽車的電池容量24-60KWh，純電動大巴的電池容量一般是200-400Kwh，對應電池售價在3-5萬元、7-18萬元和60-120萬元水平，如此高昂的電池價格是新能源汽車價格居高不下的主要原因。
[0005]降低電池成本，一直都是產(chǎn)業(yè)內重要的解決方向。正極材料、負極材料、電池隔膜、電解液是鋰電池最重要的四項原材料，其中，正極材料、負極材料和電解液，已經(jīng)完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化，其價格成本已得到有效控制，但是，鋰電池隔膜由于投資風險大、技術門檻高，一直未能實現(xiàn)國內大規(guī)模生產(chǎn)，成為制約我國鋰電池行業(yè)發(fā)展的瓶頸，特別是在對安全性、一致性要求更高的動力鋰離子電池領域，更是我國從鋰電池生產(chǎn)大國到鋰電池生產(chǎn)強國難以逾越的障礙。
[0006]電池隔膜是鋰電材料中技術壁壘最高的一種高附加值材料，占了鋰電池成本的30-50%。如何在保證鋰電池安全性的情況下，盡可能地降低電池隔膜成本，是當前動力電池行業(yè)迫切需要解決的問題。目前，電池隔膜是在多孔質的高分子膜的一面或兩面涂上涂布漿料而成的，涂布漿料的成本決定了電池隔膜的成本。
[0007]為了解決這個問題，中國專利文獻CN102751483A公開了一種鋰離子動力電池隔離膜及其制備方法，該文獻中的電池隔離膜中使用了 40 — 50%沉淀法硫酸鋇(w/w)和I 一5%三氧化二鋁(w/w)的涂布漿料，由于沉淀法硫酸鋇的成本較低，所以，可以大大地降低電池隔離膜的成本，從而降低了動力鋰電池的成本。但是，這種電池隔離膜，雖然具有一定的價格優(yōu)勢，但是其在安全性方面還存在一定隱患。這是因為，該文獻中的涂布漿料含有三氧化二鋁，而三氧化二鋁在做成電池后，會與鋰電池正極片中的磷酸鐵鋰發(fā)生化學反應，生成鋁酸三鋰(Li3AlO3)，而鋁酸三鋰是尖晶石結構，在電池使用的過程中，容易刺破隔離膜，造成鋰電池的正、負極短路，輕則使鋰電池縮短使用壽命，重則造成鋰電池發(fā)熱而產(chǎn)生電池爆炸。
[0008]目前，我國由于太陽能硅板的大量生產(chǎn)，使得與其配套的碳化硅產(chǎn)業(yè)也突飛猛進，由于國際市場上太陽能硅板的銷售疲軟，也影響了碳化硅在我們產(chǎn)能過剩，價格下降還銷售不順，急需為碳化硅尋找其它應用領域。
[0009]
【發(fā)明內容】
為了克服上述問題，本發(fā)明向社會提供一種不僅成本低廉，而且安全性能好的可用于鋰離子動力電池隔離膜的研磨料。
[0010]本發(fā)明第二個目的是提供一種所述研磨料的制備方法。
[0011]本發(fā)明第三個目的是提供一種用所述研磨料制成的涂布漿料。
[0012]本發(fā)明第四個目的是提供一種涂布漿料的制備方法。
[0013]相對于第一個發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是:提供一種鋰離子動力電池隔離膜的研磨料，包括重量百分比的如下組份，
碳化硅(SiC)25-55%
N，N-甲基吡咯烷酮1-3%
乙烯基吡咯烷酮1-3%`
碳酸二乙烯基酯1-3%
有機氟分散劑0.01-1%
去離子水余量。
[0014]作為對本發(fā)明的改進，所述有機氟分散劑是杜邦FSWET-1010有機氟分散劑。
[0015]本發(fā)是還提供一種鋰離子動力電池隔離膜的研磨料的制備方法，按上述的研磨料的組份及比例，將各種組份置入分散機中，在分散機內分散攪拌至少15分鐘，然后，轉移到研磨機內，用二氧化鋯研磨珠研磨20-50小時，制成研磨漿料，備用。
[0016]本發(fā)明還提供一種鋰離子動力電池隔離膜的涂布漿料，包括重量百分比的如下組份，
化工連接料10-25%
增稠劑1-3%
研磨漿料25-55%
消泡劑0.1-0.3%
潤濕劑0.1-0.3%
分散劑0.1-0.3%
流平劑0.1-0.3%。
[0017]作為對本發(fā)明的改進，所述化工連接料是SBR羧基丁苯膠乳、羧基丁苯橡膠分散液、聚氨酯水性分散液、丙烯酸-伯胺共聚乳液、丙烯酸-伯胺共聚分散液、偏氟乙烯溶劑型分散液、或偏氟乙烯水性分散液。
[0018]作為對本發(fā)明的改進，所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉或締合型增稠劑。[0019]本發(fā)明還提供一種涂布漿料的制備方法，按上述的涂布漿料的組份和比例，置入容器中攪拌混合均勻即可。
[0020]本發(fā)明采用了我國價格低廉的碳化硅(在制作太陽能硅板過程中出現(xiàn)的產(chǎn)能過剩，為我國碳化硅找到了一條新的出路)作為研磨漿料或涂布漿料的主要原料，可以大大地降低研磨漿料和涂布漿料的成本；相對于中國專利文獻CN102751483A公開的鋰離子動力電池隔離膜而言，由于不存在三氧化二鋁，因而在做成電池后，就不會有鋁酸三鋰(Li3AlO3)生成，故在電池使用的過程中，不存在刺破隔離膜的問題，這樣可以提高鋰電池的安全性和延長鋰電池的使用壽命；再，碳化硅具有良好的導熱性能，可以加快鋰電池的散熱速度，同樣可以提高鋰電池的使用壽命，從而進一步降低鋰電池的使用成本。
【具體實施方式】
[0021]一、研磨漿料
下述各實施例的研磨漿料均采用下述方法制備，按下述各實施例的研磨料的組份及比例，將各種組份置入分散機中，在分散機內分散攪拌至少15分鐘，然后，轉移到研磨機內，用二氧化鋯研磨珠研磨20-50小時，制成研磨漿料，備用。
[0022]實施例1
碳化娃25%
N，N-甲基吡咯烷酮1%
乙烯基吡咯烷酮1%
碳酸二乙烯基酯1%
有機氟分散劑0.01%
去離子水余量。
[0023]實施例2
碳化娃30%
N，N-甲基吡咯烷酮2%
乙烯基吡咯烷酮2%
碳酸二乙烯基酯2%
有機氟分散劑0.1%
去離子水余量。
[0024]實施例3
碳化娃35%
N，N-甲基吡咯烷酮3%
乙烯基吡咯烷酮3%
碳酸二乙烯基酯3%
有機氟分散劑0.3%
去離子水余量。
[0025]實施例4
碳化硅40%
N，N-甲基吡咯烷酮3%乙烯基吡咯烷酮3%
碳酸二乙烯基酯3%
有機氟分散劑0.5%
去離子水余量。
[0026]實施例5
碳化硅45%
N，N-甲基吡咯烷酮3%
乙烯基吡咯烷酮3%
碳酸二乙烯基酯3%
有機氟分散劑0.7%
去離子水余量。
[0027]實施例6
碳化娃50%
N，N-甲基吡咯烷酮3%
乙烯基吡咯烷酮3%
碳酸二乙烯基酯3%
有機氟分散劑1%
去離子水余量。
[0028]實施例7
碳化娃55%
N，N-甲基吡咯烷酮3%
乙烯基吡咯烷酮3%
碳酸二乙烯基酯3%
有機氟分散劑1%
去離子水余量。
[0029]二、涂布漿料
下述各涂布漿料的制備方法，均可按下述各實施例的涂布漿料的組份和比例，置入容器中攪拌混合均勻即可。
[0030]下述各實施例中的化工連接料可以選用SBR羧基丁苯膠乳、羧基丁苯橡膠分散液、聚氨酯水性分散液、丙烯酸-伯胺共聚乳液、丙烯酸-伯胺共聚分散液、偏氟乙烯溶劑型分散液和偏氟乙烯水性分散液中的任意一種，相互替代使用。
[0031]下述各實施例中的增稠劑可以選用羧甲基纖維素鈉和締合型增稠劑中的任意一種，相互替代使用。
[0032]下述各實施例中的研磨漿料可以選用上述實施I至實施例7中的任意一個實施例。
[0033]實施例8
SBR羧基丁苯膠乳10%
羧甲基纖維素鈉1%
研磨漿料 (采用實施例1) 25%消泡劑0.1%
潤濕劑0.1%
分散劑0.1%
流平劑0.1%。
[0034]實施例9
羧基丁苯橡膠分散液15%
締合型增稠劑2%
研磨漿料 (采用實施例2)30%
消泡劑0.2%
潤濕劑0.2%
分散劑0.2%
流平劑0.2%。
[0035]實施例10
聚氨酯水性分散液20%
羧甲基纖維素鈉3%
研磨漿料 (采用實施例3)35%
消泡劑0.3%
潤濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0036]實施例11
丙烯酸-伯胺共聚乳液25%
締合型增稠劑3%
研磨漿料(采用實施例4 )40%
消泡劑0.3%
潤濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0037]實施例12
丙烯酸_伯胺共聚分散液25%
羧甲基纖維素鈉3%
研磨漿料 (采用實施例5) 45%
消泡劑0.3%
潤濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0038]實施例13
偏氟乙烯溶劑型分散液25%
締合型增稠劑3%研磨漿料 (采用實施例6)50%
消泡劑0.3%
潤濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0039]實施例14
偏氟乙烯水性分散液25%
羧甲基纖維素鈉3%
研磨漿料(采用實施例7 )55%
消泡劑0.3%
潤濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0040]將實施例8至實施例14所述涂布漿料，分別涂布在微孔基膜上，涂布厚度在10μπι±0.5μπι范圍內，采用 以下檢測標準:EN 29073-T1 ；與國外進口的相似厚度的主要幾款電池隔離膜相比較，其結果如下:
【權利要求】
1.一種鋰離子動力電池隔離膜的研磨料，其特征在于:包括重量百分比的如下組份， 碳化硅25-55% N，N-甲基吡咯烷酮1-3%乙烯基吡咯烷酮1-3%碳酸二乙烯基酯1-3% 有機氟分散劑0.01-1%去離子水余量。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰離子動力電池隔離膜的研磨料，其特征在于:所述有機氟分散劑是杜邦FSWET-1010有機氟分散劑。
3.—種鋰離子動力電池隔離膜的研磨料的制備方法，其特征在于:按權利要求1所述的研磨料的組份及比例，將各種組份置入分散機中，在分散機內分散攪拌至少15分鐘，然后，轉移到研磨機內，用二氧化鋯研磨珠研磨20-50小時，制成研磨漿料，備用。
4.一種鋰離子動力電池隔離膜的涂布漿料，其特征在于:包括重量百分比的如下組份， 化工連接料10-25% 增稠劑1-3% 研磨漿料25-55% 消泡劑0.1-0.3% 潤濕劑0.1-0.3% 分散劑0.1-0.3% 流平劑0.1-0.3%。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種鋰離子動力電池隔離膜的涂布漿料，其特征在于:所述化工連接料是SBR羧基丁苯膠乳、羧基丁苯橡膠分散液、聚氨酯水性分散液、丙烯酸-伯胺共聚乳液、丙烯酸-伯胺共聚分散液、偏氟乙烯溶劑型分散液、或偏氟乙烯水性分散液。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的一種鋰離子動力電池隔離膜的涂布漿料，其特征在于:所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉或締合型增稠劑。
7. 一種涂布漿料的制備方法，其特征在于:按權利要求4所述的涂布漿料的組份和比例，置入容器中攪拌混合均勻即可。
【文檔編號】H01M2/16GK103468208SQ201310439465
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】方園, 鄭君, 劉鍇 申請人:深圳市旭冉電子有限公司