CN111933865A - 一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 - Google Patents
一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111933865A CN111933865A CN202010614010.XA CN202010614010A CN111933865A CN 111933865 A CN111933865 A CN 111933865A CN 202010614010 A CN202010614010 A CN 202010614010A CN 111933865 A CN111933865 A CN 111933865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium battery
- composite coating
- preparation
- battery composite
- coating diaphragm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D101/00—Coating compositions based on cellulose, modified cellulose, or cellulose derivatives
- C09D101/08—Cellulose derivatives
- C09D101/26—Cellulose ethers
- C09D101/28—Alkyl ethers
- C09D101/286—Alkyl ethers substituted with acid radicals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
- C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，主要步骤包括制备有机化合物溶液、制备无机化合物溶液、制备共混粘结剂和将三者混合。由于采用的共混粘结剂的分子链上具有弱碱性的官能团，减弱了其与高镍正极材料体系中强碱性物质的抗争作用，粘结性能较好。此外由于其中共混粘结剂中官能团呈间隔式链式分布，导致了空间位阻的存在，从而有效抑制分子链间的交联，提高链的行动性。进而使得涂覆有该锂电池复合涂层隔膜浆料的锂电池复合涂层隔膜具有较好的离子传导速率，在长时间的高电压体系条件下，表现出良好的抗氧化性，使得电池的安全性能显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池隔膜技术领域，特别是涉及一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池。
背景技术
由于高镍材料的高能量特性，高镍体系锂电池备受关注。
但是，高镍体系锂电池在实际应用过程中，其隔膜中所用的粘结剂中大部分分子链上具有抗碱性的官能团，易和高镍正极材料体系中的强碱性物质(LiOH、Li2C03)产生抗争作用。随着充放电过程的进行，粘结剂的粘结性越来越差，大大降低了涂覆隔膜的使用效果，严重时造成阻抗增大，影响电池的电化学性能。
此外，由于高镍材料的高能量特性，需要涂覆隔膜应具有良好的耐电压性能，然而，市场上大部分涂覆隔膜达不到体系应用要求，存在低电位的现象，成为亟待解决的问题。
综上，隔膜制约着高镍体系锂电池的发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有隔膜不满足高镍体系锂电池需求的技术缺陷，而提供一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法。
本发明的另一个目的，是提供一种应用上述制备方法制备的锂电池复合涂层隔膜浆料。
本发明的另一个目的，是提供一种涂覆有所述锂电池复合涂层隔膜浆料的锂电池复合涂层隔膜。
本发明的另一方面，是提供一种包含所述锂电池复合涂层隔膜的高镍体系锂电池。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将有机化合物均匀分散在第一有机溶剂中，然后加入分散剂搅拌均匀；
所述有机化合物包括聚苯乙烯、丁二烯、聚丙烯、聚异丁烯中的一种或任意比例的混合；
所述第一有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、3-甲基-1-丁醇和2-甲基-1-丙醇中的一种或任意比例的混合；
所述有机化合物和所述第一有机溶剂的质量比例为(6-7)：8；
所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和石墨粉体分散剂中的一种或任意比例的混合,
所述分散剂的加入量为有机化合物和第一有机溶剂质量总和的5wt％-10wt％。
步骤2：制备无机化合物溶液
将无机物均匀分散在第二有机溶剂中，然后加入分散剂搅拌均匀；
所述无机物包括氧化铝粉、勃姆石粉和氢氧化镁粉中的一种或任意比例的混合；
所述第二有机溶剂为异丙醇、正丙醇和丙二醇中的一种或任意比例的混合；
所述无机物和所述第二有机溶剂的质量比例为(6-7.5)：8；
所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和石墨粉体分散剂中的一种或任意比例的混合；
所述分散剂的加入量为无机物和第二有机溶剂质量总和的5wt％-10wt％。
步骤3：制备共混粘结剂
将PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC均匀分散在去离子水中然后加入分散剂搅拌均匀；
PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC的质量比例为(4-5)：(1.4-3)：(0.8-1.5)：(5.2-9)；
PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC的总质量与去离子水的质量比为(7:10)；
所述分散剂的加入量为PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC总质量总和的5wt％-10wt％。
步骤4：将步骤3制备的共混粘结剂加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌均匀得到混合溶液；
共混粘结剂的加入量为混合溶液的5wt％-10wt％。
步骤5：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤4所得混合溶液中，搅拌均匀得锂电池复合涂层隔膜浆料。
所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为9:10。
采用的共混粘结剂的分子链上具有弱碱性的官能团，减弱了其与高镍正极材料体系中强碱性物质的抗争作用。
本发明的另一方面，上述制备方法制备的锂电池复合涂层隔膜浆料。
本发明的另一方面，一种锂电池复合涂层隔膜，包括基膜和涂覆在所述基膜一侧或两侧的上述锂电池复合涂层隔膜浆料。
本发明的另一方面，一种高镍体系锂电池，包括正极、负极、电解液和上述锂电池复合涂层隔膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，采用的共混粘结剂的分子链上具有弱碱性的官能团，减弱了其与高镍正极材料体系中强碱性物质的抗争作用，粘结性能较好。
2.本发明提供的锂电池复合涂层隔膜浆料，其中共混粘结剂中官能团呈间隔式链式分布，导致了空间位阻的存在，从而有效抑制分子链间的交联，提高链的行动性。进而使得涂覆有该锂电池复合涂层隔膜浆料的锂电池复合涂层隔膜具有较好的离子传导速率。
3.本发明提供的锂电池复合涂层隔膜，在长时间的高电压体系条件下，表现出良好的抗氧化性，使得电池的安全性能显著提高。
4.本发明提供的高镍体系锂电池，在100圈的周期循环下，表现出较优异的容量保持率和库伦效率，电化学性能良好。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将聚苯乙烯均匀分散在N-甲基吡咯烷酮中，聚苯乙烯和N-甲基吡咯烷酮的质量比例为6:7，然后加入聚乙二醇搅拌均匀，聚乙二醇的加入量为聚苯乙烯分散和N-甲基吡咯烷酮质量总和的5％，搅拌速度为1600rpm，搅拌时间为100min；
步骤2：制备无机化合物溶液
将氧化铝均匀分散在异丙醇中，氧化铝和异丙醇的质量比例为6:7.5，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为氧化铝和异丙醇质量总和的5％，搅拌速度为2200rpm，搅拌时间为170min；
步骤3：制备共混粘结剂
将PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC按照5:2:1:6的质量比例搅拌分散在去离子水(PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC总质量与去离子水的质量比为7:10)中，搅拌分散速度为1500rpm，搅拌分散时间为40min，然后加入石墨粉体分散剂(型号AD8085，来源与东莞澳达)搅拌均匀，AD8085的加入量为PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC质量总和的5％，搅拌速度为1900rpm，搅拌时间为50min；
步骤4：将步骤3制备的共混粘结剂按照质量分数5％加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌40min得混合溶液，搅拌速度为1600rpm；
步骤5：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤4所得混合溶液中，所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为9:10，加入后搅拌60min，搅拌速度为1600rpm，得锂电池复合涂层隔膜浆料。
将所得锂电池复合涂层隔膜浆料采用凹版涂布方式涂覆在聚乙烯基膜的一侧得复合涂层隔膜，涂布速度为20m/min；基膜厚度为12μm，涂层厚度为2.0μm；在常温下将所得复合涂层隔膜完全浸泡在萃取剂中进行萃取，所述萃取剂为水和3-甲基-1-丁醇混合溶剂，水和3-甲基-1-丁醇的质量比例1:1.5，萃取时间为20min；最后将萃取后的复合涂层隔膜在60℃下充分干燥。
应用上述复合涂层隔膜制成的高镍体系锂电池，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨，电解液为LiPF6组装成半电池，在0.5C的倍率下循环100圈后，比容量为145mAh/g，容量保持率为93％，平均库伦效率为89％。
对比例1
对比例1采用PVDF作为粘结剂，而实施例1采用共混粘结剂，其余条件参数均相同,具体制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将聚苯乙烯和N-甲基吡咯烷酮按照6:7的质量比例均匀分散，然后加入聚乙二醇搅拌均匀，聚乙二醇的加入量为聚苯乙烯分散和N-甲基吡咯烷酮质量总和的5％，搅拌速度为1600rpm，搅拌时间为100min；
步骤2：制备无机化合物溶液
将氧化铝和异丙醇按照6:7.5的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为氧化铝和异丙醇质量总和的5％，搅拌速度为2200rpm，搅拌时间为170min；
步骤3：将PVDF按照质量分数5％加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌40min得混合溶液，搅拌速度为1600rpm；
步骤4：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤3所得混合溶液中，所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为9:10，加入后搅拌60min，搅拌速度为1600rpm，得锂电池复合涂层隔膜浆料。
将所得锂电池复合涂层隔膜浆料采用凹版涂布方式涂覆在聚乙烯基膜的一侧得复合涂层隔膜，涂布速度为20m/min；基膜厚度为12μm，涂层厚度为2.0μm；在常温下将所得复合涂层隔膜完全浸泡在萃取剂中进行萃取，所述萃取剂为水和3-甲基-1-丁醇混合溶剂，水和3-甲基-1-丁醇的质量比例1:1.5，萃取时间为20min；最后将萃取后的复合涂层隔膜在60℃下充分干燥。
应用上述复合涂层隔膜制成的高镍体系锂电池，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨，电解液为LiPF6组装成半电池，在0.5C的倍率下循环100圈后，比容量为115mAh/g，容量保持率为83％，平均库伦效率为81％。
实施例2
一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将丁二烯和3-甲基-1-丁醇按照4：5的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为丁二烯和3-甲基-1-丁醇质量总和的5％，搅拌速度为1800rpm，搅拌时间为90min；
步骤2：制备无机化合物溶液
将勃姆石和正丁醇按照6.5：7.9的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为勃姆石和正丁醇质量总和的5％，搅拌速度为2300rpm，搅拌时间为160min；
步骤3：制备共混粘结剂
将PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC按照4:3:1.5:9的质量比例搅拌分散在去离子水(PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC总质量与去离子水的质量比为7:10)中，搅拌分散速度为1550rpm，搅拌分散时间为38min，然后加入AD8085搅拌均匀，AD8085的加入量为PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC质量总和的5％，搅拌速度为2100rpm，搅拌时间为45min；
步骤4：将步骤3制备的共混粘结剂按照质量分数3％加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌45min得混合溶液，搅拌速度为1700rpm；
步骤5：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤4所得混合溶液中，所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为5:6，加入后搅拌70min，搅拌速度为1700rpm，得锂电池复合涂层隔膜浆料。
将所得锂电池复合涂层隔膜浆料采用凹版涂布方式涂覆在聚乙烯基膜的一侧得复合涂层隔膜，涂布速度为25m/min；基膜厚度为12μm，涂层厚度为2.5μm；在常温下将所得复合涂层隔膜完全浸泡在萃取剂中进行萃取，所述萃取剂为水和3-甲基-1-丁醇混合溶剂，水和3-甲基-1-丁醇的质量比例1:1.3，萃取时间为23min；最后将萃取后的复合涂层隔膜在65℃下充分干燥。
应用上述复合涂层隔膜制成的高镍体系锂电池，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨，电解液为LiPF6组装成半电池，在0.5C的倍率下循环100圈后，比容量为142mAh/g，容量保持率为92％，平均库伦效率为87％。
对比例2
对比例2采用PVDF作为粘结剂，而实施例2采用共混粘结剂，其余条件参数均相同,具体制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将丁二烯和3-甲基-1-丁醇按照4：5的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为丁二烯和3-甲基-1-丁醇质量总和的5％，搅拌速度为1800rpm，搅拌时间为90min；
步骤2：制备无机化合物溶液
将勃姆石和正丁醇按照6.5：7.9的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为勃姆石和正丁醇质量总和的5％，搅拌速度为2300rpm，搅拌时间为160min；
步骤3：将PVDF按照质量分数3％加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌45min得混合溶液，搅拌速度为1700rpm；
步骤4：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤3所得混合溶液中，所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为5:6，加入后搅拌70min，搅拌速度为1700rpm，得锂电池复合涂层隔膜浆料。
将所得锂电池复合涂层隔膜浆料采用凹版涂布方式涂覆在聚乙烯基膜的一侧得复合涂层隔膜，涂布速度为25m/min；基膜厚度为12μm，涂层厚度为2.5μm；在常温下将所得复合涂层隔膜完全浸泡在萃取剂中进行萃取，所述萃取剂为水和3-甲基-1-丁醇混合溶剂，水和3-甲基-1-丁醇的质量比例1:1.3，萃取时间为23min；最后将萃取后的复合涂层隔膜在65℃下充分干燥。
应用上述复合涂层隔膜制成的高镍体系锂电池，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨，电解液为LiPF6组装成半电池，在0.5C的倍率下循环100圈后，比容量为118mAh/g，容量保持率为82％，平均库伦效率为83％。
实施例3
一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将聚苯乙烯和2-甲基-1-丙醇按照7：8的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，聚乙二醇的加入量为聚苯乙烯分散和N-甲基吡咯烷酮质量总和的5％，搅拌速度为2000rpm，搅拌时间为80min；
步骤2：制备无机化合物溶液
将氢氧化镁和丙二醇按照7：8.4的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为氧化铝和异丙醇质量总和的5％，搅拌速度为2400rpm，搅拌时间为150min；
步骤3：制备共混粘结剂
将PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC按照5:1.4:0.8:5.2的质量比例搅拌分散在去离子水(PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC总质量与去离子水的质量比为7:10)中，搅拌分散速度为1600rpm，搅拌分散时间为35min，然后加入AD8085搅拌均匀，AD8085的加入量为PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC质量总和的5％，搅拌速度为2300rpm，搅拌时间为40min；
步骤4：将步骤3制备的共混粘结剂按照质量分数7％加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌50min得混合溶液，搅拌速度为1800rpm；
步骤5：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤4所得混合溶液中，所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为4:5，加入后搅拌80min，搅拌速度为1800rpm，得锂电池复合涂层隔膜浆料。
将所得锂电池复合涂层隔膜浆料采用凹版涂布方式涂覆在聚乙烯基膜的一侧得复合涂层隔膜，涂布速度为28m/min；基膜厚度为12μm，涂层厚度为3.0μm；在常温下将所得复合涂层隔膜完全浸泡在萃取剂中进行萃取，所述萃取剂为水和3-甲基-1-丁醇混合溶剂，水和3-甲基-1-丁醇的质量比例1:1.7，萃取时间为25min；最后将萃取后的复合涂层隔膜在70℃下充分干燥。
应用上述复合涂层隔膜制成的高镍体系锂电池，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨，电解液为LiPF6组装成半电池，在0.5C的倍率下循环100圈后，比容量为144mAh/g，容量保持率为90％，平均库伦效率为88％。
对比例3
对比例3采用PVDF作为粘结剂，而实施例3采用共混粘结剂，其余条件参数均相同,具体制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将聚苯乙烯和2-甲基-1-丙醇按照7：8的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，聚乙二醇的加入量为聚苯乙烯分散和N-甲基吡咯烷酮质量总和的5％，搅拌速度为2000rpm，搅拌时间为80min；
步骤2：制备无机化合物溶液
将氢氧化镁和丙二醇按照7：8.4的质量比例均匀分散，然后加入聚乙烯醇搅拌均匀，聚乙烯醇的加入量为氧化铝和异丙醇质量总和的5％，搅拌速度为2400rpm，搅拌时间为150min；
步骤3：将PVDF按照质量分数7％加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌50min得混合溶液，搅拌速度为1800rpm；
步骤4：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤3所得混合溶液中，所述无机化合物溶液和所述混合溶液的质量比例为4:5，加入后搅拌80min，搅拌速度为1800rpm，得锂电池复合涂层隔膜浆料。
将所得锂电池复合涂层隔膜浆料采用凹版涂布方式涂覆在聚乙烯基膜的一侧得复合涂层隔膜，涂布速度为28m/min；基膜厚度为12μm，涂层厚度为3.0μm；在常温下将所得复合涂层隔膜完全浸泡在萃取剂中进行萃取，所述萃取剂为水和3-甲基-1-丁醇混合溶剂，水和3-甲基-1-丁醇的质量比例1:1.7，萃取时间为25min；最后将萃取后的复合涂层隔膜在70℃下充分干燥。
应用上述复合涂层隔膜制成的高镍体系锂电池，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨，电解液为LiPF6组装成半电池，在0.5C的倍率下循环100圈后，比容量为114mAh/g，容量保持率为81％，平均库伦效率为82％。
采用日本岛津的AGS-X拉伸机，分别对初始状态和充放电10h之后的隔膜-正极片剥离强度进行测试，测试结果如表1所示：
表1：剥离强度测试数据
由表1可以看出，本发明采用共混粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜相比于单一粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜，剥离强度得到大幅度提升。同时，本发明采用共混粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜，充放电一端时间后，剥离强度减小幅度明显小于单一粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜，表明锂电池复合涂层隔膜和极片之间的粘结性和粘结稳定性有较大增强。这是由于采用的共混粘结剂的分子链上具有弱碱性的官能团，减弱了其与高镍正极材料体系中强碱性物质的抗争作用，粘结性能较好。
采用上海辰华的CHI660E电化学工作站，对复合涂层隔膜进行离子电导率测试，测试结果如表2所示：
表2：离子电导率测试数据
由表2可以看出，本发明采用共混粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜相比于单一粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜，离子电导率得到大幅度提升，提高了离子传导速率，改善了电池的电化学性能。这是由于共混粘结剂中官能团呈间隔式链式分布，导致了空间位阻的存在，从而有效抑制分子链间的交联，提高链的行动性。进而使得涂覆有该锂电池复合涂层隔膜浆料的锂电池复合涂层隔膜具有较好的离子传导速率。
采用兰力科的LK2010电化学工作站，对复合涂层隔膜进行氧化还原电位测试，测试结果如表3所示：
表3氧化还原电位测试数据
| 实施例1 | 对比例1 | 实施例2 | 对比例2 | 实施例3 | 对比例3 | |
| 氧化电位/V | 4.823 | 4.315 | 5.008 | 4.208 | 4.977 | 4.374 |
由表3可以看出，本发明采用共混粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜相比于单一粘结剂制备的锂电池复合涂层隔膜，氧化电位有所提升，提高了涂覆隔膜的氧化电位，大大增强了电池的安全性能。
依照本发明内容进行工艺参数调整，均可制备本发明的锂电池复合涂层隔膜浆料，并表现出与实施例1基本一致的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制备有机化合物溶液
将有机化合物均匀分散在第一有机溶剂中，然后加入分散剂搅拌均匀；
步骤2：制备无机化合物溶液
将无机物均匀分散在第二有机溶剂中，然后加入分散剂搅拌均匀；
步骤3：制备共混粘结剂
将PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC均匀分散在去离子水中然后加入分散剂搅拌均匀；
步骤4：将步骤3制备的共混粘结剂加入至步骤1制备的有机化合物溶液中，搅拌均匀得混合溶液；
步骤5：将步骤2制备的无机化合物溶液加入到步骤4所得混合溶液中，搅拌均匀得锂电池复合涂层隔膜浆料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机化合物包括聚苯乙烯、丁二烯、聚丙烯、聚异丁烯中的一种或任意比例的混合；
所述无机物包括氧化铝粉、勃姆石粉和氢氧化镁粉中的一种或任意比例的混合。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、3-甲基-1-丁醇和2-甲基-1-丙醇中的一种或任意比例的混合；
所述第二有机溶剂为异丙醇、正丙醇和丙二醇中的一种或任意比例的混合。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和石墨粉体分散剂中的一种或任意比例的混合。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述有机化合物和所述第一有机溶剂的质量比例为(6-7)：8；
步骤2中，所述无机物和所述第二有机溶剂的质量比例为(6-7.5)：8。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述分散剂的加入量为有机化合物和第一有机溶剂质量总和的5％-10％；
步骤2中，所述分散剂的加入量为无机物和第二有机溶剂质量总和的5％-10％。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，PVDF、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和CMC的质量比例为(4-5)：(1.4-3)：(0.8-1.5)：(5.2-9)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的锂电池复合涂层隔膜浆料。
9.一种锂电池复合涂层隔膜，其特征在于，包括基膜和涂覆在所述基膜一侧或两侧的如权利要求8所述的锂电池复合涂层隔膜浆料。
10.一种高镍体系锂电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液和权利要求9所述的锂电池复合涂层隔膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010614010.XA CN111933865A (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010614010.XA CN111933865A (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111933865A true CN111933865A (zh) | 2020-11-13 |
Family
ID=73316839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010614010.XA Pending CN111933865A (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111933865A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113659280A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-11-16 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种高导电性能的复合涂层隔膜及其制备方法和其组装形成的锂电池 |
| CN114447520A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 功能梯度涂层锂电池隔膜及其制备方法 |
| CN114597584A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-06-07 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 充电保护功能的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN114614195A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-06-10 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 防鼓胀锂离子电池隔膜及其制备方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101707242A (zh) * | 2009-10-14 | 2010-05-12 | 东莞新能源科技有限公司 | 有机/无机复合多孔隔离膜 |
| CN103296237A (zh) * | 2012-02-29 | 2013-09-11 | 第一毛织株式会社 | 包括有机和无机混合物的涂层的隔膜和包括该隔膜的电池 |
| CN105406007A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-03-16 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种耐高电压锂离子电池复合隔膜陶瓷涂层及其构成的复合隔膜及其制备方法和应用 |
| CN106384816A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-08 | 深圳拓邦股份有限公司 | 高镍三元锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
| CN108847470A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-20 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种混合涂层涂覆的锂电隔膜及其制备方法 |
| CN108963148A (zh) * | 2016-05-17 | 2018-12-07 | 三星Sdi株式会社 | 用于可再充电电池的隔板以及包括隔板的可再充电锂电池 |
| CN109687010A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-26 | 湖北诺邦科技股份有限公司 | 三元高镍电解液及包含该电解液的髙镍正极锂离子电池 |
| US20190260031A1 (en) * | 2018-02-22 | 2019-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Cathode and lithium battery including cathode |
| CN110651383A (zh) * | 2017-10-31 | 2020-01-03 | 株式会社Lg化学 | 无隔膜基材的隔膜和包含该隔膜的电化学装置 |
| CN111129405A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种混涂隔膜浆料及其制备方法、混涂隔膜、锂电池 |
| WO2020095466A1 (ja) * | 2018-11-07 | 2020-05-14 | Ｔｐｒ株式会社 | バインダ |
| CN111164807A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-15 | Ａｔｔａｃｃａｔｏ合同会社 | 锂离子电池用粘合剂及使用该粘合剂的电极和隔膜 |
-
2020
- 2020-06-30 CN CN202010614010.XA patent/CN111933865A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101707242A (zh) * | 2009-10-14 | 2010-05-12 | 东莞新能源科技有限公司 | 有机/无机复合多孔隔离膜 |
| CN103296237A (zh) * | 2012-02-29 | 2013-09-11 | 第一毛织株式会社 | 包括有机和无机混合物的涂层的隔膜和包括该隔膜的电池 |
| CN105406007A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-03-16 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种耐高电压锂离子电池复合隔膜陶瓷涂层及其构成的复合隔膜及其制备方法和应用 |
| CN108963148A (zh) * | 2016-05-17 | 2018-12-07 | 三星Sdi株式会社 | 用于可再充电电池的隔板以及包括隔板的可再充电锂电池 |
| CN106384816A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-08 | 深圳拓邦股份有限公司 | 高镍三元锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
| CN111164807A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-15 | Ａｔｔａｃｃａｔｏ合同会社 | 锂离子电池用粘合剂及使用该粘合剂的电极和隔膜 |
| CN110651383A (zh) * | 2017-10-31 | 2020-01-03 | 株式会社Lg化学 | 无隔膜基材的隔膜和包含该隔膜的电化学装置 |
| US20190260031A1 (en) * | 2018-02-22 | 2019-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Cathode and lithium battery including cathode |
| CN108847470A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-20 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种混合涂层涂覆的锂电隔膜及其制备方法 |
| WO2020095466A1 (ja) * | 2018-11-07 | 2020-05-14 | Ｔｐｒ株式会社 | バインダ |
| CN109687010A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-26 | 湖北诺邦科技股份有限公司 | 三元高镍电解液及包含该电解液的髙镍正极锂离子电池 |
| CN111129405A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种混涂隔膜浆料及其制备方法、混涂隔膜、锂电池 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113659280A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-11-16 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 一种高导电性能的复合涂层隔膜及其制备方法和其组装形成的锂电池 |
| CN114447520A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 功能梯度涂层锂电池隔膜及其制备方法 |
| CN114447520B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-03-19 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 功能梯度涂层锂电池隔膜及其制备方法 |
| CN114614195A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-06-10 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 防鼓胀锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN114597584A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-06-07 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 充电保护功能的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
| CN114597584B (zh) * | 2022-03-24 | 2024-02-06 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 充电保护功能的锂离子电池隔膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109004265B (zh) | 固态电解质正极及包含其的固态电池 | |
| CN102881861B (zh) | 一种高温型锂离子电池正极极片 | |
| CN111725509B (zh) | 一种负极材料、负极浆料、负极片及锂离子电池 | |
| CN111933865A (zh) | 一种锂电池复合涂层隔膜浆料的制备方法、浆料、隔膜和高镍体系锂电池 | |
| CN111048749B (zh) | 一种负极极片、锂离子电池及其制造方法 | |
| CN111063891B (zh) | 水性导电粘结剂的制备方法 | |
| CN104332588A (zh) | 一种高安全性锂离子电池负极极片、制备方法和应用 | |
| Xiong et al. | SiO x-based graphite composite anode and efficient binders: practical applications in lithium-ion batteries | |
| CN106848162A (zh) | 一种二次电池 | |
| CN115881954A (zh) | 一种表面改性的正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN112289975A (zh) | 一种低温锂离子电池 | |
| CN1700498A (zh) | 一种锂离子二次电池 | |
| CN102332600A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN114094187A (zh) | 一种非水电解液以及包括该非水电解液的电池 | |
| CN110190258B (zh) | 硅碳复合材料水性复合浆料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN109546109B (zh) | 一种高温稳定型锂电池正极 | |
| CN116053456A (zh) | 一种高电压钴酸锂电池及其制备方法 | |
| CN119592257B (zh) | 一种用于锂离子电池硅负极的生物质基水性粘结剂及其制备方法与应用 | |
| CN102827541B (zh) | 一种涂料、采用该涂料制备的水性柔韧正极片、锂离子电池 | |
| CN118476064A (zh) | 用于正极极片的水性粘接剂以及由其制备的正极极片 | |
| CN106898736A (zh) | 一种锂离子电池用电极活性材料、锂离子电池极片及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN111769260B (zh) | 高比能量锂离子电池及其制备方法 | |
| US20180351178A1 (en) | Application of terpene resin-based composite binder in electrochemical energy storage device | |
| CN113659191A (zh) | 一种功率型低温锂电池及其制备方法 | |
| CN114583094A (zh) | 一种能够提高低温性能的锂离子电池及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201113 |