鋰離子動(dòng)力電池隔離膜及其制備方法和鋰離子動(dòng)力電池的制作方法
【專利摘要】一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜及其制備方法和鋰離子動(dòng)力電池，其中，電池隔離膜包括微孔基膜，在所述微孔基膜的至少一面涂布有涂布漿料層，所述涂布漿料層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(rùn)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(jià)格低廉資源豐富的沉淀法硫酸鋇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(duì)于現(xiàn)有技術(shù)公開的鋰離子動(dòng)力電池隔離膜而言，用碳化硅代替了三氧化二鋁，而碳化硅在做成電池后，不會(huì)與鋰電池正極片中的磷酸鐵鋰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)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(zhǎng)鋰電池的使用壽命。
【專利說明】鋰離子動(dòng)力電池隔離膜及其制備方法和鋰離子動(dòng)力電池
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜及其制備方法，以及含有這種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜的鋰離子動(dòng)力電池。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力電池即為工具提供動(dòng)力來源的電源，多指為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、高爾夫球車提供動(dòng)力的蓄電池。用動(dòng)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(jià)格。從國(guó)外混合動(dòng)力汽車看，同類型的混合動(dòng)力汽車和燃油型汽車之間的差價(jià)達(dá)到8-10萬元人民幣，而國(guó)內(nèi)純電動(dòng)車型與同類型的燃油車的差價(jià)更是高達(dá)20多萬。雖然新能源汽車后期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本低廉可以逐步填平一次購置的差價(jià)，但是高額購置價(jià)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(jià)格之高源于動(dòng)力鋰電池，新能源汽車主要由電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)及組裝等部分組成。其中電機(jī)、電控及組裝和傳統(tǒng)汽車基本相同，差價(jià)的原因在于電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。從新能源汽車的成本構(gòu)成看，電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占據(jù)了新能源汽車成本的30-45%，而動(dòng)力鋰電池又占據(jù)電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)約75-85%的成本構(gòu)成。
[0004]目前市場(chǎng)上已經(jīng)商業(yè)化的動(dòng)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(guó)市場(chǎng)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(guó)內(nèi)的磷酸鐵鋰電池售價(jià)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(dòng)力汽車的電池容量是10-16KWh，純電動(dòng)汽車的電池容量24-60KWh，純電動(dòng)大巴的電池容量一般是200-400Kwh，對(duì)應(yīng)電池售價(jià)在3-5萬元、7-18萬元和60-120萬元水平，如此高昂的電池價(jià)格是新能源汽車價(jià)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(nèi)重要的解決方向。正極材料、負(fù)極材料、電池隔膜、電解液是鋰電池最重要的四項(xiàng)原材料，其中，正極材料、負(fù)極材料和電解液，已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，其價(jià)格成本已得到有效控制，但是，鋰電池隔膜由于投資風(fēng)險(xiǎn)大、技術(shù)門檻高，一直未能實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)，成為制約我國(guó)鋰電池行業(yè)發(fā)展的瓶頸，特別是在對(duì)安全性、一致性要求更高的動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域，更是我國(guó)從鋰電池生產(chǎn)大國(guó)到鋰電池生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)難以逾越的障礙。
[0006]電池隔膜是鋰電材料中技術(shù)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(dāng)前動(dòng)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(zhì)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(gè)問題，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102751483A公開了一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜及其制備方法，該文獻(xiàn)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(dòng)力鋰電池的成本。但是，這種電池隔離膜，雖然具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是其在安全性方面還存在一定隱患。這是因?yàn)?，該文獻(xiàn)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(huì)與鋰電池正極片中的磷酸鐵鋰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鋁酸三鋰(Li3AlO3)，而鋁酸三鋰是尖晶石結(jié)構(gòu)，在電池使用的過程中，容易刺破隔離膜，造成鋰電池的正、負(fù)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]
【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服上述問題，本發(fā)明向社會(huì)提供一種不僅成本低廉，而且安全性能好的鋰離子動(dòng)力電池隔離膜。
[0009]本發(fā)明第二個(gè)目的是提供一種所述鋰離子動(dòng)力電池隔離膜的制備方法。
[0010]本發(fā)明第三個(gè)目的是提供一種用鋰離子動(dòng)力電池。
[0011]相對(duì)于第一個(gè)發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，包括微孔基膜，在所述微孔基膜的至少一面涂布有涂布漿料層，所述涂布漿料層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(rùn)濕劑0.1-0.3% ；
分散劑0.1-0.3% ；
流平劑0.1-0.3% ；
其中，所述研磨料，包括重量百分比的如下組份，
沉淀法硫酸鋇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%;
碳化娃2-5% ；
有機(jī)氟分散劑0.01-1% ；
去離子水余量。
[0012]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，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。
[0013]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述增稠劑是羧甲基纖維素鈉或締合型增稠劑。
[0014]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述微孔基膜是PP微孔基膜、PE微孔基膜、UHMW-PE微孔基膜或PVDF型微孔基膜。
[0015]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述微孔基膜的厚度為10 μ m _40 μ m。
[0016]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述涂布漿料層厚度為10±0.5μπι。
[0017]本發(fā)明還提供一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜的制備方法，將上述組份及比例的涂布漿料，用微凹涂布機(jī)、轉(zhuǎn)移涂布機(jī)或擠壓涂布機(jī)涂布在微孔基膜的一面或兩面，經(jīng)烘干、收卷備用。
[0018]本發(fā)明還提供一種鋰離子動(dòng)力電池，包含有上述的任何一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜。
[0019]本發(fā)明采用價(jià)格低廉資源豐富的沉淀法硫酸鋇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(duì)于中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102751483A公開的鋰離子動(dòng)力電池隔離膜而言，用碳化硅代替了三氧化二鋁，而碳化硅在做成電池后，不會(huì)與鋰電池正極片中的磷酸鐵鋰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)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(zhǎng)鋰電池的使用壽命；再，碳化硅還具良好的導(dǎo)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(jìn)一步降低鋰電池的使用成本。
【具體實(shí)施方式】
[0020]一、研磨漿料
下述各實(shí)施例的研磨漿料均采用下述方法制備，按下述各實(shí)施例的研磨料的組份及比例，將各種組份置入分散機(jī)中，在分散機(jī)內(nèi)分散攪拌至少15分鐘，然后，轉(zhuǎn)移到研磨機(jī)內(nèi)，用二氧化鋯研磨珠研磨20-50小時(shí)，制成研磨漿料，備用。
[0021]實(shí)施例1
沉淀法硫酸鋇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%
碳化硅2%
有機(jī)氟分散劑0.01%
去離子水余量。
[0022]實(shí)施例2
沉淀法硫酸鋇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%
碳化娃3%
有機(jī)氟分散劑0.1%
去離子水余量。
[0023]實(shí)施例3
沉淀法硫酸鋇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%
碳化硅4%
有機(jī)氟分散劑0.3%去離子水余量。
[0024]實(shí)施例4
沉淀法硫酸鋇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%
碳化娃5%
有機(jī)氟分散劑0.5%
去離子水余量。
[0025]實(shí)施例5
沉淀法硫酸鋇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%
碳化娃5%
有機(jī)氟分散劑0.7%
去離子水余量。
[0026]實(shí)施例6
沉淀法硫酸鋇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%
碳化娃5%
有機(jī)氟分散劑1%
去離子水余量。
[0027]實(shí)施例7
沉淀法硫酸鋇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%
碳化娃5%
有機(jī)氟分散劑1%
去離子水余量。
[0028]二、 隔離膜的涂布漿料
下述各涂布漿料的制備方法，均可按下述各實(shí)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。
[0029]下述各實(shí)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。[0030]下述各實(shí)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。
[0031]下述各實(shí)施例中的研磨漿料可以選用上述實(shí)施I至實(shí)施例7中的任意一個(gè)實(shí)施例。
[0032]實(shí)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(shí)施例1)25%
消泡劑0.1%
潤(rùn)濕劑0.1%
分散劑0.1%
流平劑0.1%。
[0033]實(shí)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(shí)施例2)30%
消泡劑0.2%
潤(rùn)濕劑0.2%
分散劑0.2%
流平劑0.2%。
[0034]實(shí)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(shí)施例3)35%
消泡劑0.3%
潤(rùn)濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0035]實(shí)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(shí)施例4 )40%
消泡劑0.3%
潤(rùn)濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0036]實(shí)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(shí)施例5)45%
消泡劑0.3%
潤(rùn)濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0037]實(shí)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(shí)施例6)50%
消泡劑0.3%
潤(rùn)濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0038]實(shí)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(shí)施例7 )55%
消泡劑0.3%
潤(rùn)濕劑0.3%
分散劑0.3%
流平劑0.3%。
[0039]將實(shí)施例8至實(shí)施例14所述涂布漿料，分別涂布在微孔基膜一面或兩面上，微孔基膜的厚度在?ο μ m -40 μ m范圍內(nèi)選擇，涂布厚度在10 μ m±0.5 μ m范圍內(nèi)，采用以下檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):EN 29073-T1 ;與國(guó)外進(jìn)口的相似厚度的主要幾款電池隔離膜相比較，其結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，包括微孔基膜，在所述微孔基膜的至少一面涂布有涂布漿料層，其特征在于:所述涂布漿料層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(rùn)濕劑0.1-0.3% ； 分散劑0.1-0.3% ； 流平劑0.1-0.3% ； 其中，所述研磨料，包括重量百分比的如下組份， 沉淀法硫酸鋇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%;碳化娃2-5% ； 有機(jī)氟分散劑0.01-1% ；去離子水余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，其特征在于:所述微孔基膜是PP微孔基膜、PE微孔基膜、UHMW-PE微孔基膜或PVDF型微孔基膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，其特征在于:所述微孔基膜的厚度為10 μ m -40 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜，其特征在于:所述涂布漿料層厚度為10±0.5μm。
7.—種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜的制備方法，其特征在于:將含有權(quán)利要求1所述組份及比例的涂布漿料，用微凹涂布機(jī)、轉(zhuǎn)移涂布機(jī)或擠壓涂布機(jī)涂布在微孔基膜的一面或兩面，經(jīng)烘干、收卷備用。
8.—種鋰離子動(dòng)力電池，其特征在于:包含有權(quán)利要求1至權(quán)利要求6所述的任何一種鋰離子動(dòng)力電池隔離膜。
【文檔編號(hào)】H01M2/16GK103474604SQ201310439476
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】方園, 鄭君, 劉鍇 申請(qǐng)人:深圳市旭冉電子有限公司