鋰離子電池硫酸鋇隔膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，公開了一種鋰離子電池硫酸鋇隔膜及其制備方法，在鋰離子電池隔膜表層涂布硫酸鋇微粒。將納米級的硫酸鋇微粒、粘結(jié)劑、溶劑和敷料混合在一起攪拌，之后將漿料涂布在鋰離子電池隔膜的正反兩面形成涂層，涂層烘干后，制成硫酸鋇隔膜，卷繞存放。本發(fā)明除了擁有陶瓷隔膜的安全特性外，提高了薄膜的耐穿刺、熱收縮性能的同時(shí)，還提高了浸潤度、空隙率及化學(xué)穩(wěn)定性。并且提高了鋰離子電池的能量密度。生產(chǎn)可操作性強(qiáng)。
【專利說明】鋰離子電池硫酸鋇隔膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池硫酸鋇隔膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自改革開放以來，我國的汽車制造業(yè)得到了長足的發(fā)展。但是面對氣候變暖和能源枯竭雙重壓力，發(fā)展電動(dòng)汽車已成為世界各國的共識。而生產(chǎn)電動(dòng)汽車的關(guān)鍵是動(dòng)力電池,如何生產(chǎn)高安全性的電池,更是重中之重。為提高鋰離子電池的安全性能，目前，國內(nèi)外通常的做法是，在現(xiàn)有的PP、PE或無紡布隔膜表層涂布陶瓷微粒，以提高隔膜的抗穿刺和高溫性能。本發(fā)明人提供了一種納米級的硫酸鋇微粒，用以替換現(xiàn)有的陶瓷微粒。在提高隔膜安全性的同時(shí)，進(jìn)一步提高鋰離子電池的能量密度，和生產(chǎn)過程的可操作性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池硫酸鋇隔膜及其制備方法，鋰離子電池硫酸鋇隔膜除了擁有陶瓷隔膜的安全特性外，提高薄膜的耐穿刺、熱收縮性能的同時(shí)，提高浸潤度、空隙率及化學(xué)穩(wěn)定性，且提高鋰離子電池的能量密度。制備方法簡單，生產(chǎn)可操作性強(qiáng)。
[0004]本發(fā)明所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜，在鋰離子電池隔膜表層涂布硫酸鋇微粒。
[0005]所述的硫酸鋇是納米材料，粒徑小，比表面大，溶劑揮發(fā)后，硫酸壩微粒和微粒之間形成無數(shù)微小的網(wǎng)狀間隙，提高電解液的浸潤度，有利于鋰離子的脫嵌，提升倍率充放電效率；緊密排列的硫酸鋇納米涂層提高了硫酸鋇隔膜耐穿刺及熱收縮性能，有效防止鋰晶枝的短路危害，提高了鋰離子電池的安全性。且硫酸鋇是一種惰性材料，化學(xué)性能特別穩(wěn)定，以及比重輕的特性。又由于硫酸鋇化學(xué)性能特別穩(wěn)定，可以提高鋰離子電池的電化學(xué)穩(wěn)定性。
[0006]電池隔膜表層涂布的硫酸鋇介質(zhì)的粒徑為20納米-300納米。
[0007]鋰離子電池隔膜的厚度為8-50微米。由于硫酸鋇的比重較陶瓷輕，硫酸鋇隔膜能夠提高鋰離子電池的能量密度。
[0008]鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法如下:
[0009]將納米級的硫Ife鎖微粒、粘結(jié)劑、溶劑和敷料混合在一起攬祥，之后將衆(zhòng)料涂布在鋰離子電池隔膜的正反兩面形成涂層，涂層烘干后，制成硫酸鋇隔膜，卷繞存放。
[0010]涂層烘干后的厚度為I微米-10微米，優(yōu)選I微米。
[0011]粘結(jié)劑為明膠或偏氟乙烯。
[0012]溶劑為去離子水或有機(jī)溶劑。優(yōu)選去離子水。有機(jī)溶劑有選丙酮。
[0013]粘結(jié)劑與溶劑共同構(gòu)成粘結(jié)體系，以明膠為主體，以水為溶劑的水性粘合劑體系；以聚偏氟乙烯為主體，以丙酮為溶劑的油性粘合體系；采用水為溶劑的水性粘結(jié)體系的涂料，避免在生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)員工的傷害以及對環(huán)境的污染。采用有機(jī)溶劑的粘結(jié)體系的粘結(jié)強(qiáng)度與水性粘合劑體系相比較，粘結(jié)強(qiáng)度高。
[0014]所述的敷料為增稠分散劑、浸潤流平劑、消泡劑或交聯(lián)劑中的一種或多種。[0015]增稠分散劑為羧甲基纖維素CMC、聚氧化乙烯PEO或聚乙烯醇PVA ;消泡劑為B-3有機(jī)硅消泡劑或S1-C聚醚硅油消泡劑；交聯(lián)劑為甲醇、乙醇、異丙醇或硅烷偶聯(lián)劑KH560 ；柔軟劑為丁苯橡膠SBR。消泡劑為B-3有機(jī)硅消泡劑、或S1-C聚醚硅油消泡劑、硅烷偶聯(lián)劑KH560的生產(chǎn)廠家為安徽云燕化工有限公司。
[0016]鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜為微孔隔膜或無紡布隔膜。
[0017]微孔隔膜或無紡布隔膜為PP、PE、聚乙烯醇、聚酰亞胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯的高分子材料中一種或多種組成。
[0018]烘干溫度分為四段，分別為40°C -60°C,60°C -80°C，80°C -60°C，60°C _40°C，涂層通過烘干段的速度為5-59米/分鐘。
[0019]本發(fā)明所述的硫酸鋇隔膜，其涂層是由粘結(jié)劑、溶劑和硫酸鋇所組合而成。經(jīng)攪拌設(shè)備攪拌均勻后，由涂布設(shè)備完成涂布后，經(jīng)烘干流程，其中的溶劑揮發(fā)，粘結(jié)體系將硫酸鋇微粒黏附在微孔基礎(chǔ)膜表層，形成微米級厚度的硫酸鋇涂層。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明除了擁有陶瓷隔膜的安全特性外，提高了薄膜的耐穿刺、熱收縮性能的同時(shí)，還提高了浸潤度、空隙率及化學(xué)穩(wěn)定性。并且提高了鋰離子電池的能量密度。生產(chǎn)可操作性強(qiáng)。【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]各物質(zhì)在漿料中所占的質(zhì)量百分比為:
[0025]粘結(jié)劑:15% ;硫酸鋇微粒:20% ；7jC:60%，羧甲基纖維素CMC: 1%，S1-C聚醚硅油消泡劑:4%。
[0026]將納米級的硫酸鋇微粒、固含量為10%明膠和去離子水混合在一起倒入行星攪拌釜內(nèi)攪拌，先由行星攪拌機(jī)攪拌30分鐘，再轉(zhuǎn)入分散機(jī)進(jìn)行攪拌180分鐘，形成合格的漿料，在攪拌的過程中，漿料的溫度控制在70°C以下。經(jīng)由真空脫泡后，采用轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)，涂布在鋰離子電池隔膜的正反兩面形成涂層。進(jìn)入涂層烘干流程，烘干溫度分為四段，分別為400C -60°C, 600C -80°C, 800C -60°C,60°C _40°C，涂層通過烘干段的速度為5米/分鐘。涂層烘干后，制成硫酸鋇隔膜，卷繞成卷備用。
[0027]電池隔膜表層涂布的硫酸鋇介質(zhì)的粒徑為200±50納米。
[0028]涂層烘干后的厚度為I微米。
[0029]鋰離子電池隔膜的厚度為50微米。
[0030]實(shí)施例2
[0031]各物質(zhì)在漿料中所占的質(zhì)量百分比為:
[0032]粘結(jié)劑:5% ;硫酸鋇微粒:15% ;丙酮:40%，聚氧化乙烯PEO:2%。
[0033]將聚偏氟乙烯和有機(jī)溶劑丙酮倒入行星攪拌釜內(nèi)攪拌30分鐘，聚偏氟乙烯溶解在丙酮溶劑中形成粘結(jié)漿料，將納米硫酸鋇微粒倒入攪拌機(jī)釜內(nèi)合粘結(jié)劑漿料混合，攪拌90分鐘，再轉(zhuǎn)入分散機(jī)進(jìn)行攪拌60分鐘，在攪拌的過程中，漿料的溫度控制在70°C以下。經(jīng)由真空脫泡后，采用狹縫式涂布機(jī)，涂布在鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜的正反兩面形成涂層。進(jìn)入涂層烘干流程，進(jìn)入涂層烘干流程，烘干溫度分為四段，分別為40°C -60°C,600C -80°C,80°C-60°C，6(rC-4(rC，涂層通過烘干段的速度為15米/分鐘。涂層烘干后。制成硫酸鋇隔膜。卷繞成卷備用。
[0034]電池隔膜表層涂布的硫酸鋇介質(zhì)的粒徑為100±50納米。
[0035]涂層烘干后的厚度為2微米。
[0036]鋰離子電池隔膜的厚度為40微米。
[0037]實(shí)施例3
[0038]各物質(zhì)在漿料中所占的質(zhì)量百分比為:
[0039]明膠:15% ;硫酸鋇微粒:30% ；7jC:45%’聚乙烯醇PVA為3%，B-3有機(jī)硅消泡劑:4%，異丙醇:1%，丁苯橡膠SBR:2%。
[0040]將納米級的硫酸鋇微粒、固含量為10%明膠和含量為去離子水混合在一起倒入行星攪拌釜內(nèi)攪拌，先由行星攪拌機(jī)攪拌120分鐘，再轉(zhuǎn)入分散機(jī)進(jìn)行攪拌30分鐘，形成合格的漿料，在攪拌的過程中，漿料的溫度控制在70°C以下。經(jīng)由真空脫泡后，采用狹縫式涂布機(jī)，涂布在鋰離子電池隔膜的正反兩面形成涂層。進(jìn)入涂層烘干流程，進(jìn)入涂層烘干流程，烘干溫度分為四段，分別為40°C -60°C, 600C -80°C, 800C -60°C,60°C _40°C，涂層通過烘干段的速度為55米/分鐘。涂層烘干后，制成硫酸鋇隔膜。卷繞成卷備用。
[0041]電池隔膜表層涂布的硫酸鋇介質(zhì)的粒徑為80±50納米。
[0042]涂層烘干后的厚度為3微米。
[0043]鋰離子電池隔膜的厚度為30微米。
[0044]實(shí)施例4
[0045]各物質(zhì)在漿料中所占的質(zhì)量百分比為:
[0046]粘結(jié)劑:10% ；硫酸鋇微粒:30% ；丙酮:50%，聚氧化乙烯PEO: 1%，硅烷偶聯(lián)劑KH5606%, 丁苯橡膠 3%。
[0047]將聚偏氟乙烯和有機(jī)溶劑丙酮倒入行星攪拌釜內(nèi)攪拌20分鐘，聚偏氟乙烯溶解在丙酮溶劑中形成粘結(jié)漿料，將納米硫酸鋇微粒倒入攪拌機(jī)釜內(nèi)合粘結(jié)劑漿料混合，攪拌100分鐘，再轉(zhuǎn)入分散機(jī)進(jìn)行攪拌100分鐘，在攪拌的過程中，漿料的溫度控制在70°C以下。經(jīng)由真空脫泡后，采用狹縫式涂布機(jī)，涂布在鋰離子電池基礎(chǔ)隔膜的正反兩面形成涂層。進(jìn)入涂層烘干流程，進(jìn)入涂層烘干流程，烘干溫度分為四段，分別為40°C -60°C,600C -80°C,80°c-60°c，6(rc-4(rc，涂層通過烘干段的速度為40米/分鐘。涂層烘干后。制成硫酸鋇隔膜。卷繞成卷備用。
[0048]電池隔膜表層涂布的硫酸鋇介質(zhì)的粒徑為250±50納米。
[0049]涂層烘干后的厚度為5微米。
[0050]鋰離子電池隔膜的厚度為25微米。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池硫酸鋇隔膜，其特征是:在鋰離子電池隔膜表層涂布硫酸鋇微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜，其特征是:電池隔膜表層涂布的硫酸鋇介質(zhì)的粒徑為20-300納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜，其特征是:鋰離子電池隔膜的厚度為8-50微米。
4.一種權(quán)利要求書I所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:將納米級的硫Ife鎖微粒、粘結(jié)劑、溶劑和敷料混合在一起攬祥，之后將衆(zhòng)料涂布在裡尚子電池隔I吳的正反兩面形成涂層，涂層干燥后，制成硫酸鋇隔膜，卷繞存放。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:各物質(zhì)在漿料中所占的質(zhì)量百分比為: 粘結(jié)劑:5-15% ;硫酸鋇微粒:15-35% ;敷料:1-10% ;溶劑:40-60%?
6.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:所述的敷料為增稠分散劑、浸潤流平劑、消泡劑或交聯(lián)劑中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:增稠分散劑為羧甲基纖維素、聚氧化乙烯或聚乙烯醇；消泡劑為有機(jī)硅或聚醚硅油；交聯(lián)劑為甲醇、乙醇、異丙醇或硅烷偶聯(lián)劑；柔軟劑為丁苯橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:鋰離子電池的基礎(chǔ)隔膜為微孔隔膜或無紡布隔膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求書8所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:微孔隔膜或無紡布隔膜為PP、PE、聚乙烯醇、聚酰亞胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種高分子材料組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的鋰離子電池硫酸鋇隔膜的制備方法，其特征是:在攪拌的過程中，漿料的溫度控制在70°C以下。
【文檔編號】H01M2/16GK103545475SQ201310518815
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】侯永正, 翟少華, 楊樺, 于新生 申請人:淄博眾品鑫化學(xué)膜應(yīng)用技術(shù)有限公司