CN111341982B - 涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池 - Google Patents

涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池。本涂覆隔膜包括：基膜和位于基膜表面的勃姆石陶瓷涂层；其中所述勃姆石陶瓷涂层包括以下原料：掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂。采用掺杂勃姆石配成勃姆石陶瓷浆料，可以增加勃姆石涂层的内部空间，提升勃姆石涂层的孔隙率，进而提高电解液的存液量。

Description

涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池。
背景技术
传统隔膜的勃姆石涂层内部堆积紧密，孔隙率较低，可容纳电解液的量少。为了改善勃姆石涂层孔隙率较低的问题，本发明采用勃姆石纳米纤维与菱形勃姆石进行一定的比例的掺杂，使勃姆石涂层呈现有桥架的搭桥结构，增加勃姆石涂层的内部空间，提升勃姆石涂层的孔隙率，提高电解液的存液量。
发明内容
本发明提供了一种涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种涂覆隔膜，包括：基膜和位于基膜表面的勃姆石陶瓷涂层；其中所述勃姆石陶瓷涂层包括以下原料：掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂。
第二方面，本发明还提供了一种掺杂勃姆石，包括：纳米纤维勃姆石、菱形勃姆石；以及二者适于形成搭桥结构。
第三方面，本发明还提供了一种勃姆石陶瓷浆料，包括以下原料：掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂；各原料适于分散均匀，形成所述勃姆石陶瓷浆料。
第四方面，本发明还提供了一种涂覆隔膜的制备方法，包括：制备勃姆石陶瓷浆料；将勃姆石陶瓷浆料涂覆在基膜表面并烘干，以形成勃姆石陶瓷涂层。
第五方面，本发明还提供了一种锂电池，包括：隔膜；所述隔膜采用如前所述的涂覆隔膜。
本发明的有益效果是，本发明的涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池，采用掺杂勃姆石配成勃姆石陶瓷浆料，涂覆在基膜表面形成勃姆石陶瓷涂层，可以增加勃姆石涂层的内部空间，提升勃姆石涂层的孔隙率，进而提高电解液的存液量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的涂覆隔膜的制备工艺流程图；
图2是本发明的掺杂勃姆石的搭桥结构示意图；
图3是本发明的涂覆隔膜与传统隔膜的孔隙率对比图；
图4是本发明的涂覆隔膜与传统隔膜的存液量对比图；
图2中：纳米纤维勃姆石1，菱形勃姆石2。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一部分：
传统隔膜的勃姆石涂层内部堆积紧密，孔隙率较低，可容纳电解液的量少。为了改善勃姆石涂层孔隙率较低的问题，本发明提供了一种涂覆隔膜（即高存液量勃姆石涂覆隔膜），包括：基膜和位于基膜表面的勃姆石陶瓷涂层；其中所述勃姆石陶瓷涂层包括以下原料：掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂。
可选的，所述基膜包括但不限于有PP膜、PE膜、PI膜、PET膜等高分子薄膜及其复合膜。
在勃姆石陶瓷涂层的原料中，掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为1：0.004-0.016：0.003-0.03：0.022-0.09：0.001-0.006，溶剂适量，以配成勃姆石陶瓷浆料，用于在基膜表面涂覆。可选的，掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为1：0.01：0.006：0.05：0.004。可选的，掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为1：0.007：0.01：0.08：0.003。
同时，对勃姆石陶瓷涂层的原料对应的具体物质做出部分列举，以便于理解方案，如下：
所述分散剂包括硅酸盐类（如水玻璃）、碱金属磷酸盐类（如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等）、有机分散剂；其中所述有机分散剂包括：三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种。
所述增稠剂包括但不限于羧甲基丙烯酸钠。
所述粘结剂包括但不限于丙烯酸类等各种水性粘结剂。
所述润湿剂包括但不限于阴离子型和非离子型表面活性剂等的至少一种。
所述溶剂包括但不限于纯水。
作为掺杂勃姆石的一种可选的实施方式。
见图2，所述掺杂勃姆石包括：纳米纤维勃姆石1、菱形勃姆石2（也可以是矩形菱形勃姆石）；以及二者适于形成搭桥结构。以及所述纳米纤维勃姆石、菱形勃姆石的质量比为（1-11）：（1-11），可选为（1-3）：（3-1）。
可选的，所述纳米纤维勃姆石为线状材料，其长度为0.5-10μm，可选为3μm、5μm、8μm；以及所述菱形勃姆石的粒径D50为0.3-5.0μm，可选为1μm、3μm。
本实施方式的掺杂勃姆石采用勃姆石纳米纤维与菱形勃姆石进行一定的比例的掺杂，使勃姆石涂层呈现有桥架的搭桥结构，增加勃姆石涂层的内部空间，提升勃姆石涂层的孔隙率，从而提高电解液的存液量。
如前所述，见图2，本发明还提供了一种掺杂勃姆石，包括：纳米纤维勃姆石1、菱形勃姆石2；以及二者适于形成搭桥结构。
如前所述，本发明还提供了一种勃姆石陶瓷浆料，包括以下原料：掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂；各原料适于分散均匀，形成所述勃姆石陶瓷浆料。其中，分散的方式包括但不限于采用双行星或者砂磨机进行高速分散。
如前所述，见图1，本发明还提供了一种涂覆隔膜的制备方法，包括：制备勃姆石陶瓷浆料；将勃姆石陶瓷浆料涂覆在基膜表面并烘干，以形成勃姆石陶瓷涂层，制得所述涂覆隔膜，即高存液量勃姆石涂覆隔膜。
可选的，制备勃姆石陶瓷浆料的方法包括：选用纳米纤维勃姆石与菱形勃姆石，二者按比例进行掺杂；然后按一定配比添加分散剂、润湿剂、粘结剂、增稠剂、纯水，通过搅拌、砂磨等分散方式分散均匀，制成勃姆石陶瓷浆料。
如前所述，本发明还提供了一种锂电池，包括：隔膜；所述隔膜采用如前所述的涂覆隔膜。
第二部分：
实施例1
（1）制备掺杂勃姆石。
先将8kg长度为5μm的纳米纤维勃姆石与10.5kg粒径D50为0.8μm的菱形勃姆石进行砂磨混合，制成掺杂勃姆石。
（2）配制勃姆石陶瓷浆料。
在搅拌罐中添加20.4kg纯水，再添加0.094kg的碱金属磷酸盐类进行搅拌分散；再加入18.0kg的掺杂勃姆石，进行搅拌分散；再加入5.3kg的羧甲基丙烯酸钠溶液，进行搅拌砂磨；再加入5.6kg的丙烯酸类粘结剂，进行搅拌；再加入0.46kg的润湿剂溶液，进行搅拌分散，配成勃姆石陶瓷浆料。
（3）涂覆。
将勃姆石陶瓷浆料涂覆在12μm后的PE膜上，在PE膜表面形成勃姆石陶瓷涂层。其涂覆规格为12+4（即基膜厚度12μm，涂覆厚度4μm），制成高存液量勃姆石涂覆隔膜。
实施例2
（1）制备掺杂勃姆石。
先将1kg长度为0.5μm的纳米纤维勃姆石与11kg粒径D50为0.3μm的菱形勃姆石进行砂磨混合，制成掺杂勃姆石。
（2）配制勃姆石陶瓷浆料。
在搅拌罐中添加12kg纯水，再添加0.04kg的碱金属磷酸盐类进行搅拌分散；再加入10kg的掺杂勃姆石，进行搅拌分散；再加入0.03kg的羧甲基丙烯酸钠溶液，进行搅拌砂磨；再加入0.22kg的丙烯酸类粘结剂，进行搅拌；再加入0.06kg的润湿剂溶液，进行搅拌分散，配成勃姆石陶瓷浆料。
（3）涂覆。
将勃姆石陶瓷浆料涂覆在12μm后的PI膜上，在PI膜表面形成勃姆石陶瓷涂层。其涂覆规格为12+4（即基膜厚度12μm，涂覆厚度4μm），制成高存液量勃姆石涂覆隔膜。
实施例3
（1）制备掺杂勃姆石。
先将11kg长度为2μm的纳米纤维勃姆石与1kg粒径D50为1μm的菱形勃姆石进行砂磨混合，制成掺杂勃姆石。
（2）配制勃姆石陶瓷浆料。
在搅拌罐中添加12kg纯水，再添加0.16kg的甲基戊醇进行搅拌分散；再加入10kg的掺杂勃姆石，进行搅拌分散；再加入0.3kg的羧甲基丙烯酸钠溶液，进行搅拌砂磨；再加入0.9kg的丙烯酸类粘结剂，进行搅拌；再加入0.04kg的润湿剂溶液，进行搅拌分散，配成勃姆石陶瓷浆料。
（3）涂覆。
将勃姆石陶瓷浆料涂覆在12μm后的PP膜上，在PP膜表面形成勃姆石陶瓷涂层。其涂覆规格为12+4（即基膜厚度12μm，涂覆厚度4μm），制成高存液量勃姆石涂覆隔膜。
实施例4
（1）制备掺杂勃姆石。
先将4kg长度为6μm的纳米纤维勃姆石与12kg粒径D50为3μm的菱形勃姆石进行砂磨混合，制成掺杂勃姆石。
（2）配制勃姆石陶瓷浆料。
在搅拌罐中添加12kg纯水，再添加0.1kg的甲基戊醇进行搅拌分散；再加入10kg的掺杂勃姆石，进行搅拌分散；再加入0.06kg的羧甲基丙烯酸钠溶液，进行搅拌砂磨；再加入0.05kg的丙烯酸类粘结剂，进行搅拌；再加入0.01kg的润湿剂溶液，进行搅拌分散，配成勃姆石陶瓷浆料。
（3）涂覆。
将勃姆石陶瓷浆料涂覆在12μm后的PP膜上，在PP膜表面形成勃姆石陶瓷涂层。其涂覆规格为12+4（即基膜厚度12μm，涂覆厚度4μm），制成高存液量勃姆石涂覆隔膜。
实施例5
（1）制备掺杂勃姆石。
先将12kg长度为1μm的纳米纤维勃姆石与4kg粒径D50为1μm的菱形勃姆石进行砂磨混合，制成掺杂勃姆石。
（2）配制勃姆石陶瓷浆料。
在搅拌罐中添加12kg纯水，再添加0.12kg的甲基戊醇进行搅拌分散；再加入10kg的掺杂勃姆石，进行搅拌分散；再加入0.2kg的羧甲基丙烯酸钠溶液，进行搅拌砂磨；再加入0.8kg的丙烯酸类粘结剂，进行搅拌；再加入0.02kg的润湿剂溶液，进行搅拌分散，配成勃姆石陶瓷浆料；
（3）涂覆。
将勃姆石陶瓷浆料涂覆在12μm后的PP膜上，在PP膜表面形成勃姆石陶瓷涂层。其涂覆规格为12+4（即基膜厚度12μm，涂覆厚度4μm），制成高存液量勃姆石涂覆隔膜。
对比例
选用粒径D50为0.8μm的菱形勃姆石，配置50kg的长循环涂覆浆料，采用12μm的PE膜，涂覆规格为12+4，制成传统隔膜。
实施例6
见图3、图4，本实施例6对实施例1制备的高存液量勃姆石涂覆隔膜（对应图3或图4中的新型）和对比例制备的传统隔膜（对应图3或图4中的常规）进行孔隙率和存液量检测。可以看出，本发明的高存液量勃姆石涂覆隔膜的孔隙率为70%，其存液量为40g；而传统隔膜的孔隙率为45%，其存液量为25g。可见，高存液量勃姆石涂覆隔膜的孔隙率和存液量都有大幅度的改善，主要是由于采用勃姆石纳米纤维与菱形勃姆石进行一定比例的掺杂，形成的掺杂勃姆石具有桥架的搭桥结构，增加了勃姆石涂层的内部空间，提升了勃姆石涂层的孔隙率，从而提高电解液的存液量。
综上所述，本发明的涂覆隔膜及制备方法、掺杂勃姆石、陶瓷浆料、锂电池采用勃姆石纳米纤维与菱形勃姆石进行一定的比例的掺杂，形成掺杂勃姆石具有桥架的搭桥结构，并以此制备勃姆石陶瓷浆料，涂覆在基膜表面形成勃姆石陶瓷涂层，可以增加勃姆石涂层的内部空间，提升勃姆石涂层的孔隙率，进而提高电解液的存液量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种涂覆隔膜，其特征在于，包括：
基膜和位于基膜表面的勃姆石陶瓷涂层；其中
所述勃姆石陶瓷涂层包括以下原料： 掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂、溶剂；
所述掺杂勃姆石包括：纳米纤维勃姆石、菱形勃姆石；以及
二者适于形成搭桥结构；
所述纳米纤维勃姆石为线状材料，其长度为0.5-10μm；
所述菱形勃姆石的粒径D50为0.3-5.0μm；
所述纳米纤维勃姆石、菱形勃姆石的质量比为（1-11）：（1-11）；
所述勃姆石陶瓷涂层的厚度为4μm。
2.根据权利要求1所述的涂覆隔膜，其特征在于，
所述掺杂勃姆石、分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂的质量比为1：0.004-0.016：0.003-0.03：0.022-0.09：0.001-0.006。
3.根据权利要求1所述的涂覆隔膜，其特征在于，
所述分散剂包括硅酸盐类、碱金属磷酸盐类、有机分散剂；其中
所述有机分散剂包括：三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种。
4.一种如权利要求1所述涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，包括：
制备勃姆石陶瓷涂层浆料；
将勃姆石陶瓷涂层浆料涂覆在基膜表面并烘干，以形成勃姆石陶瓷涂层。
5.一种锂电池，其特征在于，包括：
隔膜；
所述隔膜采用如权利要求1所述的涂覆隔膜。
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