(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811140102.8
(22)申请日 2018.09.28
(71)申请人 上海恩捷新材料科技有限公司
地址 201399 上海市浦东新区南芦公路155
号
(72)发明人 程跃 熊磊
(74)专利代理机构 上海光华专利事务所(普通
合伙) 31219
代理人 余明伟
(51)Int.Cl.
H01M 2/14(2006.01)
H01M 2/16(2006.01)
H01M 10/0525(2010.01)
(54)发明名称
电池隔膜
(57)摘要
本发明提供一种锂离子电池隔膜浆料及制
备方法和锂离子电池隔膜。隔膜浆料的制备方法
中通过使用马来酸聚乙二醇半酯、甲基丙烯酸、
丙烯酸及苯乙烯的共聚物作为分散剂，调节亲水
基与疏水基的比例，使分散剂牢固地吸附在浆料
颗粒表面，并在浆料颗粒周围形成一定厚度的水
化膜，使浆料颗粒与水介质有良好的相容性，从
而形成稳定分散的悬浮浆料，分散性能好的浆料
可提高其涂覆均匀度且粘接性能好，可获得高均
匀性、粘接力强的隔膜，稳定性能好的浆料不易
变质，易于储存，可降低生产成本；另外使用本发
明的隔膜浆料涂覆形成的隔膜含水分值低，对组
装后的锂离子电池的充放电循环性能、安全性能
等有积极的改善作用。权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 109411673 A 2019.03.01
C N 109411673
A
1.一种锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)将分散剂加入去离子水中搅拌，然后再加入陶瓷粉搅拌，形成混合物，其中，所述分散剂由马来酸聚乙二醇半酯、甲基丙烯酸、丙烯酸及苯乙烯共聚形成；
2)对所述混合物进行研磨；
3)依次将增稠剂、粘结剂及润湿剂加入经步骤2)研磨后的混合物中，然后进行真空过滤，获得所述锂离子电池隔膜浆料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备所述分散剂的方法包括：
1-1)将马来酸酐和聚乙二醇加入反应釜中反应，得到所述马来酸聚乙二醇半酯；
1-2)将所述马来酸聚乙二醇半酯、所述甲基丙烯酸、所述丙烯酸及所述苯乙烯加入反应釜中反应，并升温至70℃～75℃，再加入引发剂促进反应，形成分散剂初溶液；
1-3)于所述分散剂初溶液中加入适量氢氧化钠溶液调节PH值，获得所述分散剂。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：步骤1-1)中，所述马来酸酐与所述聚乙二醇的摩尔比为1:1，步骤1-2)中，加入所述引发剂时，先于所述反应釜中加入2/3的量的所述引发剂，然后将剩余量的所述引发剂缓慢滴加入所述反应釜中。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：步骤1-2)中，在加入所述引发剂时还加入异丙醇，并升温至80℃～85℃后反应3h～6h。
5.根据权利要求2所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：步骤1-2)中，所述马来酸聚乙二醇半酯、所述甲基丙烯酸、所述丙烯酸及所述苯乙烯的摩尔比介于1：6：2：(0.2～1.0)之间。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：按组分的重量份计，所述去离子水的重量为100份，所述分散剂的重量介于0.5份～1.5份之间，所述陶瓷粉的重量介于25～100份之间，所述增稠剂的重量介于0.5份～2份之间，所述粘结剂的重量介于3份～15份之间，所述润湿剂的重量介于0.1份～0.5份之间。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，在加入所述粘结剂之前还包括加入碳纳米管，按组分的重量份计，所述碳纳米管的重量介于1份～5份之间。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷粉包括纳米陶瓷粉，所述陶瓷粉的材料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化钙、碳酸钙、氮化铝、氮化硼及碳酸钡中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：所述增稠剂的材料选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素及羟丙基纤维素中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：所述粘结剂的材料选自聚丙烯酰胺、聚乙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚羧酸、聚丙烯酸、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶及聚氨酯中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：所述润湿剂的材料选自聚醚改性有机硅类及多元醇类中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜浆料的制备方法，其特征在于：所述锂离子电池隔膜浆料的固含量介于30％～50％之间，粘度介于10mPa.s～50mPa.s之间。
13.一种锂离子电池隔膜浆料，其特征在于：所述锂离子电池隔膜浆料按照如权利要求1～12中任意一项所述锂离子电池隔膜浆料的制备方法而得到。
14.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，包括：基膜，以及位于所述基膜的至少一个表面上的涂布层，其中，所述涂布层为采用如权利要求13所述的锂离子电池隔膜浆料制备的涂布层。
15.根据权利要求14所述的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述基膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜及无纺布膜中的一种。
16.根据权利要求14所述的锂离子电池隔膜，其特征在于：所述涂布层的厚度介于1μm ～10μm之间。
锂离子电池隔膜浆料及制备方法和锂离子电池隔膜
技术领域
[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池隔膜浆料及制备方法和锂离子电池隔膜。
背景技术
[0002]锂离子电池通常主要由正极，负极，隔膜，电解液，电池外壳组成。锂离子电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的主要作用是将电池的正、负极分隔开来，防止正负极直接接触而短路，同时还要使电解质离子能够在电池充放电过程中顺利通过，形成电流，在电池工作温度发生异常
升高时，关闭电解质离子的迁移通道，切断电流保证电池安全。由此可见，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
[0003]随着离子锂电池技术的不断发展，陶瓷隔膜代替普通隔膜将是未来高能量和高功率的大电池的必选选择，目前，陶瓷颗粒涂覆隔膜是以基膜为基体，表面涂覆一层Al2O3、SiO2、Mg(OH)2或其他耐热性优良的无机物陶瓷颗粒，经特殊工艺处理后与基体紧密粘结在一起，稳定结合有机物的柔性以及无机物的热稳定性，陶瓷复合层一方面可以解决PP、PE隔膜热收缩导致的热失控从而造成电池燃烧、爆炸的安全问题；另一方面，陶瓷复合隔膜与电解液和正负极材料有良好的浸润和吸液保液的能力，大幅度提高了电池的使用寿命。此外，陶瓷涂覆隔膜还能中和电解液中少量的，防止电池气胀。
[0004]锂离子电池内部是一个较为复杂的化学体系，这些化学系统的反应过程及结果都与水分密切相关，而水分的失控或粗化控制，导致电池中水分的超标存在，会导致电解质锂盐的分解，从而影响锂离子电池的电化学特性。隔膜是一种多孔性的薄膜，吸水性也很大，所以降低隔膜的水分值是高性能锂离子隔膜的未来研究方向之一。目前，在使用陶瓷浆料制备隔膜时，陶瓷浆料配方中的分散剂大多数采用聚羧酸钠盐类或聚羧酸胺盐类，其制得的隔膜水分值均较大，已不能满足在某些锂电池应用领域的现代工业使用需要。
[0005]因此，如何提供一种锂离子电池隔膜浆料及制备方法，以解决现有隔膜浆料的分散性、稳定性较差，以及使用该浆料制得的电池隔膜水分值较大，导致隔膜的安全性能降低的问题实属必要。
发明内容
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂离子电池隔膜浆料及制备方法和锂离子电池隔膜，用于解决现有技术中隔膜浆料的分散性、稳定性较差，以及使用该浆料制得的电池隔膜水分值较大，导致隔膜的安全性能降低等的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种锂离子电池隔膜浆料的制备方法，所述制备方法包括：
[0008]1)将分散剂加入去离子水中搅拌，然后再加入陶瓷粉搅拌，形成混合物，其中，所述分散剂由马来酸聚乙二醇半酯、甲基丙烯酸、丙烯酸及苯乙烯共聚形成；
[0009]2)对所述混合物进行研磨；
[0010]3)依次将增稠剂、粘结剂及润湿剂加入经步骤2)研磨后的混合物中，然后进行真空过滤，获得所述锂离子电池隔膜浆料。
[0011]可选地，步骤1)中，制备所述分散剂的方法包括：
[0012]1-1)将马来酸酐和聚乙二醇加入反应釜中反应，得到所述马来酸聚乙二醇半酯；[0013]1-2)将所述马来酸聚乙二醇半酯、所述甲基丙烯酸、所述丙烯酸及所述苯乙烯加入反应釜中反应，并升温至70℃～75℃，再加入引发剂促进反应，形成分散剂初溶液；[0014]1-3)于所述分散剂初溶液中加入适量氢氧化钠溶液调节PH值，获得所述分散剂。[0015]可选地，步骤1-1)中，所述马来酸酐与所述聚乙二醇的摩尔比为1:1，步骤1-2)中，加入所述引发剂时，先于所述反应釜中加入2/3的量的所述引发剂，然后将剩余量的所述引发剂缓慢滴加入所述反应釜中。
[0016]可选地，步骤1-2)中，在加入所述引发剂时还加入异丙醇，并升温至80℃～85℃后反应3h～6h。
[0017]可选地，步骤1-2)中，所述马来酸聚乙二醇半酯、所述甲基丙烯酸、所述丙烯酸及所述苯乙烯的摩尔比介于1：6：2：(0.2～1.0)之间。
[0018]可选地，按组分的重量份计，所述去离子水的重量为100份，所述分散剂的重量介于0.5份～1.5份之间，所述陶瓷粉的重量介于25～100份之间，所述增稠剂的重量介于0.5份～2份之间，所述粘结剂的重量介于3份～15份之间，所述润湿剂的重量介于0.1份～0.5份之间。
[0019]可选地，步骤3)中，在加入所述粘结剂之前还包括加入碳纳米管，按组分的重量份计，所述碳纳米管的重量介于1份～5份之间。
[0020]可选地，所述陶瓷粉包括纳米陶瓷粉，所述陶瓷粉的材料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化钙、碳酸钙、氮化铝、氮化硼及碳酸钡中的至少一种。
[0021]可选地，所述增稠剂的材料选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素及羟丙基纤维素中的至少一种。
[0022]可选地，所述粘结剂的材料选自聚丙烯酰胺、聚乙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚羧酸、聚丙烯酸、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶及聚氨酯中的至少一种。
[0023]可选地，所述润湿剂的材料选自聚醚改性有机硅类及多元醇类中的至少一种。[0024]可选地，所述锂离子电池隔膜浆料的固含量介于30％～50％之间，粘度介于10mPa.s～50mPa.s之间。
[0025]本发明还提供一种锂离子电池隔膜浆料，所述锂离子电池隔膜浆料按照上述任意一种锂离子电池隔膜浆料的制备方法而得到。
[0026]本发明还提供一种锂离子电池隔膜，包括：基膜，以及位于所述基膜的至少一个表面上的涂布层，其中，所述涂布层为采用上述锂离子电池隔膜浆料制备的涂布层。[0027]可选地，所述基膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜及无纺布膜中的一种。
[0028]可选地，所述涂布层的厚度介于1μm～10μm之间。
[0029]如上所述，本发明的锂离子电池隔膜浆料及制备方法和锂离子电池隔膜，具有以下有益效果：
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