鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜及其鑄涂方法
【專利摘要】一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜及其鑄涂方法，其中，電池隔膜由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉30-48%、纖維10-25%、光引發劑1-10%、稀釋劑10-25%和預聚物30-45%。本發明由于采用了以陶瓷粉為主要成分，制成的全陶瓷電池隔膜在耐熱溫度和微孔自閉性能方面，均優于傳統的電池隔膜。另外，采用紫外線固化工藝，使用加工方法變得更為簡單，便于技術推廣。
【專利說明】鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜及其鑄涂方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜及其鑄涂方法。
【背景技術】
[0002]電池隔膜(battery separator)是指在電池正極和負極之間的一層隔膜材料,是電池中非常關鍵的部分，對電池安全性和成本有直接影響，其主要作用是:隔離正、負極并使電池內的電子不能自由穿過，讓電解液中的離子在正負極之間自由通過。電池隔膜的的離子傳導能力直接關系到電池的整體性能，其隔離正負極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護作用，對電池使用者和設備起到安全保護的作用。
[0003]電池隔膜一般是用PE (聚乙烯)，PP (聚丙烯)來制備，分為單層PE、PP膜，3層PP、PE膜。電池隔膜的制備方法分為干法和濕法兩類，干法是將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結晶性聚合物薄膜，經過結晶化處理、退火后，得到高度取向的多層結構，在高溫下進一步拉伸，將結晶界面進行剝離，形成多孔結構，可以增加薄膜的孔徑。濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將液態烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進行相分離，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點溫度，進行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時間，用易揮發物質洗脫殘留的溶劑，可制備出相互貫通的微孔膜。
[0004]動力電池的隔膜為了提高動力電池的安全性，目前大多是在微孔膜的一面或兩面涂上陶瓷漿料而制成的，陶瓷漿料的主要作用是防止微孔膜在高溫下收縮，起到骨架支撐作用。但是，用這種方式制作電池隔膜在較高的溫度下，微孔膜還是會有收縮現象，為了防止這種現象的發生，人們不得不加上一些溫度電路來解決這個問題，即當檢測到電池溫度高于預定值時，自動切斷電池的充電或放電電路，以控制電池的溫度繼續上升，這不僅增加了電池使用過程中的成本，而且，當溫控電路出現問題時，會出現不可相象的電池爆炸問題。
【發明內容】
[0005]為了克服上述問題，本發明向社會提供一種耐熱溫度高、自閉性能好的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜及其鑄涂方法。
[0006]本發明的技術方案是:提供一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉30-48%、纖維10-25%、光引發劑1-10%、稀釋劑10-25%和預聚物30-45%。
[0007]作為對本發明的改進，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉35-43%、纖維12-20%、光引發劑3-7%、稀釋劑12-20%和預聚物30_40%。
[0008]作為對本發明的改進，所述陶瓷粉是鋁、硅或鈣的氧化物、鋁、硅或鈣的碳化物或/和鋁、硅或鈣的氮化物。
[0009]作為對本發明的改進，所述纖維是PET纖維、PTT纖維或碳纖維。
[0010]作為對本發明的改進，所述光引發劑安息香、安息香乙醚、安息香丁醚或安息香雙甲醚。
[0011]作為對本發明的改進，所述稀釋劑是丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)、丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0Α)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
[0012]作為對本發明的改進，所述預聚物是不飽和聚酯、丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
[0013]本發明還提供一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜的制作方法，其特征在于:
按上述的組分配比稱量后，攪拌混合均勻制成漿料；
將漿料裝入鑄涂機，通過鑄涂機涂布在一由基帶傳輸裝置朝一個方向移動的基帶上； 通過紫外線固化裝置將鑄涂在基帶上的漿料半固化；
通過對輥輾壓裝置將漿料壓密實；
通過剝離機構將基帶與由漿料形成的全陶瓷電池隔膜分離開來；
所述基帶被收卷；
將全陶瓷電池隔膜收卷。
[0014]本發明由于采用了以陶瓷粉為主要成分，制成的全陶瓷電池隔膜在耐熱溫度和微孔自閉性能方面，均優于傳統的電池隔膜。另外，采用紫外線固化工藝，使用加工方法變得更為簡單，便于技術推廣。
【具體實施方式】
[0015]下述各實施例均可以以下述方法制備，按下述任何一個實施例所述的組分配比稱量后，攪拌混合均勻制成漿料；將漿料裝入鑄涂機，通過鑄涂機涂布在一由基帶傳輸裝置朝一個方向移動的基帶上；通過紫外線固化裝置將鑄涂在基帶上的漿料半固化；通過對輥輾壓裝置將漿料壓密實；通過剝離機構將基帶與由漿料形成的全陶瓷電池隔膜分離開來；所述基帶和全陶瓷電池隔膜分別收卷。需要時，本發明中還可適量的添加流平劑。
[0016]下述各實施例中，所述陶瓷粉是鋁、硅或鈣的氧化物、鋁、硅或鈣的碳化物或/和鋁、硅或鈣的氮化物。所述纖維可以是PET纖維、PTT纖維或碳纖維。所述光引發劑安息香、安息香乙醚、安息香丁醚或安息香雙甲醚。所述稀釋劑是丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)、丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0Α)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。所述預聚物是不飽和聚酯、丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
[0017]實施例1
一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉30%、纖維10%、光引發劑10%、稀釋劑10%和預聚物40%。
[0018]實施例2
一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉35%、纖維12%、光引發劑7%、稀釋劑16%和預聚物30%。
[0019]實施例3 一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉43%、纖維10%、光引發劑3%、稀釋劑10%和預聚物34%。
[0020]實施例4
一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉48%、纖維10%、光引發劑1%、稀釋劑11%和預聚物30%。
[0021]實施例5
一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉30%、纖維25%、光引發劑1%、稀釋劑14%和預聚物30%。
[0022]實施例6
一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉30%、纖維10%、光引發劑1%、稀釋劑25%和預聚物34%。
[0023]實施例7
一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉34%、纖維10%、光引發劑1%、稀釋劑10%和預聚物45%。
[0024]經試驗，上述實施例1-7所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其耐熱溫度和自閉性能均優于現有的用微孔塑料膜為基帶，涂布陶瓷涂料所制成的電池隔膜，其平均耐熱溫度可提高20攝氏度，且微孔自閉性能的靈敏度大大提高。
[0025]尤其以所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉35-43%、纖維12_20%、光引發劑3-7%、稀釋劑12-20%和預聚物30-40%制成的隔膜性能更佳。
【權利要求】
1.一種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，由鑄涂方法制成，其特征在于，所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉30-48%、纖維10-25%、光引發劑1-10%、稀釋劑10-25%和預聚物 30-45%。
2.根據權利要求1所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其特征在于:所述隔膜由下述重量百分比的組分組成，陶瓷粉35-43%、纖維12-20%、光引發劑3_7%、稀釋劑12-20%和預聚物 30-40%。
3.根據權利要求1或2所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其特征在于，所述陶瓷粉是鋁、硅或鈣的氧化物、鋁、硅或鈣的碳化物或/和鋁、硅或鈣的氮化物。
4.根據權利要求1或2所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其特征在于，所述纖維是PET纖維、PTT纖維或碳纖維。
5.根據權利要求1或2所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其特征在于，所述光引發齊按息香、安息香乙醚、安息香丁醚或安息香雙甲醚。
6.根據權利要求1或2所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其特征在于，所述稀釋劑是丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)、丙烯酸異冰片酯(IBOA)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
7.根據權利要求1或2所述的鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜，其特征在于，所述預聚物是不飽和聚酯、丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
8.—種鑄涂紫外固化全陶瓷電池隔膜的制作方法，其特征在于: 按權利要求1或2所述的組分配比稱量后，攪拌混合均勻制成漿料； 將漿料裝入鑄涂機，通過鑄涂機涂布在一由基帶傳輸裝置朝一個方向移動的基帶上； 通過紫外線固化裝置將鑄涂在基帶上的漿料半固化； 通過對輥輾壓裝置將漿料壓密實； 通過剝離機構將基帶與由漿料形成的全陶瓷電池隔膜分離開來； 所述基帶被收卷； 將全陶瓷電池隔膜收卷。
【文檔編號】H01M2/14GK104201308SQ201410453487
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】楊志明 申請人:深圳市信宇人科技有限公司