用于鋰離子電池的凹凸棒粘土漿料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天然礦物開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域，特別是涉及應(yīng)用于鋰離子電池陶瓷隔膜涂布 的凹凸棒粘土楽?料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，能源問(wèn)題成為擺在人類(lèi)面前的重大問(wèn)題，鋰離子二次電 池作為新能源中的關(guān)鍵要素，有著廣闊的經(jīng)濟(jì)前景和市場(chǎng)空間。為了保證鋰離子電池的安 全性，鋰離子電池中都設(shè)有區(qū)隔正負(fù)極的隔膜層。目前，聚烯烴多孔膜由于其具有電化學(xué)惰 性、強(qiáng)度高、孔徑可調(diào)及易薄形化、易產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)勢(shì)，被普遍作為鋰離子電池隔膜使用。但是 聚烯烴多孔膜熔點(diǎn)較低，聚乙烯PE熔點(diǎn)為130°C，聚丙烯PP熔點(diǎn)為160°C，因此這類(lèi)多孔 膜在局部溫度l〇〇°C以上就會(huì)有較大程度的收縮形變，可致命的是在長(zhǎng)時(shí)間工作的電池中， 電流產(chǎn)生的熱量在局部聚集，局部會(huì)產(chǎn)生很高溫度，一旦隔膜失效，正負(fù)極極片就會(huì)發(fā)生短 路，這正是目前鋰離子電池爆炸事故頻發(fā)的主要原因。
[0003] 為了改善隔膜的安全性能，工業(yè)上最常使用的方法是采用印刷機(jī)或涂布機(jī)，采用 微型凹版印刷技術(shù)或浸涂技術(shù)將陶瓷漿料涂布在聚烯烴隔膜表面，形成一層陶瓷保護(hù)層。 工業(yè)常用的陶瓷漿料主要功能成分為三氧化二鋁、二氧化硅或二氧化鋯陶瓷球形顆粒。但 是這類(lèi)陶瓷漿料由于主要成分為球形，同時(shí)粘接劑含量較高，較易堵住原來(lái)聚烯烴隔膜中 孔道，從而阻斷鋰離子在電池內(nèi)部的傳導(dǎo)，導(dǎo)致內(nèi)阻過(guò)高，容量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：提供一種應(yīng)用于鋰離子電池的凹凸棒粘土漿料，該漿料為鋰離 子電池隔膜的高穩(wěn)定性、低成本的涂布漿料。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：該凹凸棒粘土衆(zhòng)料包含凹凸棒粘土40-60wt%、 水性粘結(jié)劑0.l_5wt%、水性分散劑0.l_3wt%，其余為水，合計(jì)100% ;漿料粘度在 100~500mPa?s;所述凹凸棒粘土指的是經(jīng)過(guò)物理浮選的方法去除凹凸棒粘土伴生其他礦 物粘土成分，并通過(guò)回收工藝烘干，以使得礦粉團(tuán)聚減少、分散均勻的凹凸棒粘土；所述水 性粘結(jié)劑是指可溶于水，且使凹凸棒粘土中的納米纖維粉相互之間相連接，同時(shí)與鋰離子 電池用聚乙烯或聚丙烯隔膜相連接的粘接劑物質(zhì)。
[0006] 其中，所述凹凸棒粘土選于江蘇-安徽地區(qū)的微觀形貌為棒狀、纖維狀或針狀的、 平均長(zhǎng)度在0. 5~5微米之間、平均直徑為0. 05~0. 2微米之間的2:1型粘土礦物；所述凹凸 棒粘土尤其優(yōu)選于江蘇盱胎地區(qū)出產(chǎn)的粘土礦物，所述凹凸棒粘土的純度在93%以上。
[0007] 其中，所述水性分散劑選纖維素、聚乙二醇、聚丙烯酸鈉中的一種。
[0008] 其中，所述水性粘結(jié)劑選水性聚偏氟乙烯、丁苯膠乳中的一種。
[0009] 其中，該凹凸棒粘土漿料的制備方法是：首先將水性分散劑與水放入攪拌罐中進(jìn) 行充分?jǐn)嚢杌旌?；其次量取相?yīng)質(zhì)量的凹凸棒粘土粉末，并將其置于攪拌罐中，高速攪拌 30分鐘至1小時(shí)；最后加入相應(yīng)的水性粘結(jié)劑，慢速攪拌均勻。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 1、選用純化凹凸棒粘土礦粉，而不是選用固相燒結(jié)制備的陶瓷顆粒作為漿料主要功能 成分，無(wú)需高溫?zé)崽幚?，獲得原料的能耗大幅降低，大幅降低了漿料成本。
[0011] 2、選用的凹凸棒粘土是天然的高長(zhǎng)徑比纖維型非金屬礦物，由于其具有較長(zhǎng)的長(zhǎng) 徑比，在相互堆疊過(guò)程中容易產(chǎn)生孔洞，不易阻斷原來(lái)聚烯烴隔膜中的孔道，保證了電池容 量和循環(huán)性能。
[0012] 3、本發(fā)明的漿料中粘接劑比例較低，同時(shí)凹凸棒粘土礦粉比表面積大，使粘結(jié)劑 堵孔的概率大幅降低。 4、與其他隔膜涂布漿料相比，本發(fā)明的漿料通用性較強(qiáng)，穩(wěn)定性好，易于涂布，不掉粉， 可適于PP隔膜，也可適用于PE隔膜。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以助于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解 本發(fā)明，但實(shí)施例不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0014] 實(shí)施例1 :選用江蘇盱眙產(chǎn)純度為98%的凹凸棒粘土提純纖維粉體；該產(chǎn)品纖維結(jié) 構(gòu)中纖維平均長(zhǎng)度為0. 75微米，平均直徑為0. 05微米；稱(chēng)取該提純礦物粉末500. 0g、聚乙 二醇37. 5g，溶于650. 0g水中，高速攪拌30分鐘；最后加入水性聚偏氟乙稀62. 5g，慢速攪 拌均勻，得到凹凸棒粘土漿料。
[0015] 實(shí)施例2 :選用江蘇盱眙產(chǎn)純度為98%的凹凸棒粘土提純纖維粉體；該產(chǎn)品纖維結(jié) 構(gòu)中纖維平均長(zhǎng)度為1微米，平均直徑為0. 75微米；稱(chēng)取提純礦物粉末500. 0g、聚乙二醇 2g，溶于745. 0g水中，高速攪拌30分鐘；最后加入水性聚偏氟乙稀3g，慢速攪拌均勾，得到 凹凸棒粘土漿料。
[0016] 實(shí)施例3 :選用江蘇盱眙產(chǎn)純度為98%的凹凸棒粘土提純纖維粉體；該產(chǎn)品纖維結(jié) 構(gòu)中纖維平均長(zhǎng)度為1微米，平均直徑為0. 75微米；稱(chēng)取羧甲基纖維素15. 0g，溶于460. 0g 水中，稱(chēng)取提純礦物粉末500. 0g加入溶液，高速攪拌45分鐘；最后加入丁苯膠乳25g，慢速 攪拌均勻，得到凹凸棒粘土漿料。
[0017] 實(shí)施例4 :選用安徽明光產(chǎn)純度為93%的凹凸棒粘土提純纖維粉體；該產(chǎn)品纖維結(jié) 構(gòu)中纖維平均長(zhǎng)度為2微米，平均直徑為0. 1微米；稱(chēng)取聚丙烯酸鈉18. 3g，溶于300. 0g水 中形成溶液；稱(chēng)取提純礦物粉末500. 0g溶于所述溶液，高速攪拌60分鐘；最后加入水性聚 偏氟乙稀15 g，慢速攪拌均勾，得到凹凸棒粘土衆(zhòng)料。
[0018] 實(shí)施例5 :選用安徽明光產(chǎn)純度為93%的凹凸棒粘土提純纖維粉體；該產(chǎn)品纖維結(jié) 構(gòu)中纖維平均長(zhǎng)度為2微米，平均直徑為0. 2微米；稱(chēng)取聚丙烯酸鈉25g，溶于268. 0g水中 形成溶液；稱(chēng)取提純礦物粉末500. 0g溶于所述溶液，高速攪拌60分鐘；最后加入水性聚偏 氟乙稀40. 3g，慢速攪拌均勾，得到凹凸棒粘土衆(zhòng)料。
[0019] 使用粘度計(jì)對(duì)實(shí)施例漿料進(jìn)行布氏粘度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于裡離子電池的凹凸椿粘±漿料，其特征在于：該凹凸椿粘±漿料包含凹凸椿粘 ± 40-60wt %、水性粘結(jié)劑0. l-5wt %、水性分散劑0. l-3wt %，其余為水，合計(jì)100% ;漿料粘 度在100~500mPa ? S ;所述凹凸椿粘±指的是經(jīng)過(guò)物理浮選的方法去除凹凸椿粘±伴生其 他礦物粘±成分，并通過(guò)回收工藝烘干，W使得礦粉團(tuán)聚減少、分散均勻的凹凸椿粘上；所 述水性粘結(jié)劑是指可溶于水，且使凹凸椿粘±中的納米纖維粉相互之間相連接，同時(shí)與裡 離子電池用聚己締或聚丙締隔膜相連接的粘接劑物質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于裡離子電池的凹凸椿粘±漿料，其特征在于：所述凹凸 椿粘±選于江蘇-安徽地區(qū)的微觀形貌為椿狀、纖維狀或針狀的、平均長(zhǎng)度在0.5~5微米之 間、平均直徑為0. 05~0. 2微米之間的2:1型粘±礦物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于裡離子電池的凹凸椿粘±漿料，其特征在于：所述凹凸 椿粘上選于江蘇巧胎地區(qū)出產(chǎn)的粘上礦物，所述凹凸椿粘上的純度在93% W上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于裡離子電池的凹凸椿粘±漿料，其特征在于：所述水性 分散劑選纖維素、聚己二醇、聚丙締酸鋼中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于裡離子電池的凹凸椿粘±漿料，其特征在于：所述水性 粘結(jié)劑選水性聚偏氣己締、了苯膠乳中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于裡離子電池的凹凸椿粘±漿料，其特征在于該凹凸椿 粘±漿料的制備方法是；首先將水性分散劑與水放入攬拌罐中進(jìn)行充分?jǐn)埌杌旌?；其次?取相應(yīng)質(zhì)量的凹凸椿粘±粉末，并將其置于攬拌罐中，高速攬拌30分鐘至1小時(shí)；最后加入 相應(yīng)的水性粘結(jié)劑，慢速攬拌均勻。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于鋰離子電池的凹凸棒粘土漿料，該漿料應(yīng)用于鋰離子電池陶瓷隔膜涂布，它包括凹凸棒粘土40-60wt％、水性粘結(jié)劑0.1-5wt％、水性分散劑0.1-2wt％，其余水，合計(jì)100%；本發(fā)明的漿料粘度穩(wěn)定，不易沉降，對(duì)干法、濕法制成的鋰離子電池用聚合物隔膜都具有浸潤(rùn)性，與通用的氧化鋁、氧化鋯或膠體陶瓷隔膜漿料相比具有明顯成本優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類(lèi)】H01M4-62
【公開(kāi)號(hào)】CN104681819
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410819414
【發(fā)明人】李崢, 馮玉川, 楊帆, 楊偉峰, 南策文
【申請(qǐng)人】江蘇清陶能源科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日