隔离膜及储能装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种隔离膜及储能装置。所述隔离膜包括多孔基材以及涂覆层。所述涂覆层涂覆在所述多孔基材的表面上且包括无机陶瓷颗粒以及粘结剂。所述无机陶瓷颗粒包括片状无机陶瓷颗粒以及球形或类球形无机陶瓷颗粒，所述球形或类球形无机陶瓷颗粒填充在所述片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中。本发明专利技术的隔离膜中的涂覆层较致密，且保证隔离膜兼具适当的孔隙率和透气度，同时隔离膜的热稳定性较好，当所述隔离膜应用到储能装置中后，能同时改善储能装置的安全性能和循环性能。

Isolation membrane and energy storage device

The invention provides an isolation film and an energy storage device. The isolation film includes a porous substrate and a coating layer. The coating layer is coated on the surface of the porous base material and includes inorganic ceramic particles and binder. The inorganic ceramic particles include flaky inorganic ceramic particles, spherical or spherical inorganic ceramic particles, and spherical or spherical inorganic ceramic particles are filled in the gaps formed by stacked inorganic ceramic particles. The coated layer isolation film of the invention in the dense, and ensure the isolation film has appropriate porosity and permeability, thermal stability and barrier film is better, when the application of the isolation membrane to the storage device, which can improve storage device safety performance and cycle performance.

【技术实现步骤摘要】
隔离膜及储能装置
本专利技术涉及储能
，尤其涉及一种隔离膜及储能装置。
技术介绍
目前，隔离膜作为储能装置的重要组成部分对储能装置的循环性能和安全性能具有重要影响。现有的隔离膜的基材多为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其复合材料，这些基材的熔点较低(PE为135℃，PP为165℃)，热稳定性较差。为了提高隔离膜的热稳定性，目前普遍的处理方式是在隔离膜的基材上涂布至少一面的无机涂层，其中，无机涂层主要包括无机填料和粘结剂。但是现有使用的颗粒尺寸在1μm～2μm无机填料的无机涂层排布不致密、孔隙率高(孔隙率>45％)，隔离膜在高温下的耐热性差、热收缩大，在滥用测试中，当电芯温度急剧升高时，隔离膜热收缩加大，容易导致正负极直接接触，从而引起起火或爆炸等安全事故。而使用纳米级无机填料(颗粒粒径<500nm)的无机涂层可具有较高的致密性，可显著提高隔离膜在高温下的热稳定性，但是纳米级无机填料会导致隔离膜堵孔，无机涂层的孔隙率过低，使得离子的透过性降低，从而导致储能装置的循环性能变差。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种隔离膜及储能装置，所述隔离膜中的涂覆层较致密，且保证隔离膜兼具适当的孔隙率和透气度，同时隔离膜的热稳定性较好，当所述隔离膜应用到储能装置中后，能同时改善储能装置的安全性能和循环性能。为了达到上述目的，在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种隔离膜，其包括多孔基材以及涂覆层。所述涂覆层涂覆在所述多孔基材的表面上且包括无机陶瓷颗粒以及粘结剂。所述无机陶瓷颗粒包括片状无机陶瓷颗粒以及球形或类球形无机陶瓷颗粒，所述球形或类球形无机陶瓷颗粒填充在所述片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种储能装置，其包括本专利技术一方面所述的隔离膜。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：在本专利技术的隔离膜的涂覆层中，球形或类球形无机陶瓷颗粒填充在片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中，使形成的涂覆层较致密，且保证隔离膜兼具适当的孔隙率和透气度，同时隔离膜的热稳定性较好；当其应用到储能装置中后，能同时改善储能装置的安全性能和循环性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的隔离膜及储能装置。首先说明根据本专利技术第一方面的隔离膜。根据本专利技术第一方面的隔离膜包括多孔基材以及涂覆层。所述涂覆层涂覆在所述多孔基材的表面上且包括无机陶瓷颗粒以及粘结剂。所述无机陶瓷颗粒包括片状无机陶瓷颗粒以及球形或类球形无机陶瓷颗粒，所述球形或类球形无机陶瓷颗粒填充在所述片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述片状无机陶瓷颗粒堆积形成的结构在高温下能起到支撑作用，抑制隔离膜的热收缩。但是当单独使用时，所述片状无机陶瓷颗粒在堆积时会产生很多空隙，在高温下隔离膜热收缩时，空隙处由于得不到支撑，导致片状无机陶瓷颗粒受到隔离膜热收缩的作用力产生相对滑移，使隔离膜的热收缩增大，影响储能装置的安全性能。球形或类球形无机陶瓷颗粒由于具有更小的比表面积，可以填充到片状无机陶瓷颗粒堆积所形成的空隙中，起到支撑作用，降低片状无机陶瓷颗粒在高温下产生的相对滑移，使隔离膜具有高的热稳定性。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述涂覆层可涂覆在多孔基材的一个表面上，也可涂覆在多孔基材的两个表面上。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述片状无机陶瓷颗粒可选自勃姆石。所述片状的勃姆石分子结构中含有较多的羟基，可与粘结剂中的基团(如羧基、含氟基团等)形成氢键，有较强的粘结性，使涂覆层不易从多孔基材上移位或剥离，提高了储能装置的安全性能；同时片状勃姆石对电解液浸润性较好，不会恶化储能装置的循环性能。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述球形无机陶瓷颗粒选自氧化铝、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、硫酸钡中的一种或几种。所述球形或类球形无机陶瓷颗粒的稳定性好、比表面积小，其堆积较片状无机陶瓷颗粒更致密，容易填充在片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述片状无机陶瓷颗粒与所述球形或类球形无机陶瓷颗粒的质量比为60:40～95:5，在此范围内，所述球形或类球形无机陶瓷颗粒可填充到所述片状无机陶瓷颗粒堆积所形成的空隙中，使隔离膜具有较好的热稳定性，同时具有适当的透气度和孔隙率，使用此隔离膜的储能装置具有良好的安全性能和循环性能。当片状无机陶瓷颗粒的含量过高，其堆积形成的空隙过大，球形或类球形无机陶瓷颗粒无法进行有效填充，导致高温下产生相对滑移，隔离膜的热稳定性降低，储能装置的安全性能得不到有效改善。当片状无机陶瓷颗粒的含量过低时，球形或类球形无机陶瓷颗粒的含量相对增加，容易出现堵孔，导致储能装置的循环性能恶化。优选地，所述片状无机陶瓷颗粒与所述球形或类球形无机陶瓷颗粒的质量比为75:25～85:15。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述片状无机陶瓷颗粒的平均粒径为0.5μm～3μm。若片状无机陶瓷颗粒的平均粒径太大，会使涂覆层偏厚，导致储能装置的能量密度降低，循环性能恶化。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述球形及类球形无机陶瓷颗粒的平均粒径为0.001μm～0.2μm。若球形及类球形无机陶瓷颗粒的平均粒径太小会导致隔离膜堵孔，使储能装置的循环性能恶化。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述片状无机陶瓷颗粒的长、宽、高(即厚度)之比为1:0.2:0.1～1:1:1。当片状无机陶瓷颗粒的厚度太小，在储能装置被穿钉刺穿时，片状无机陶瓷颗粒容易破碎，不能起到保护作用；若宽度太大或厚度太大，则倾向于形成立方体结构，无法形成多层堆叠结构，不利于球形或类球形无机陶瓷颗粒填充到片状无机陶瓷颗堆叠所形成的空隙中。优选地，所述片状无机陶瓷颗粒的长、宽、高之比为1:0.4:0.2～1:0.8:0.6。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述涂覆层的厚度为0.5μm～10μm。若涂覆层厚度太薄，不能起到很好的保护作用，导致隔离膜热收缩大，储能装置的安全性能变差。若涂覆层太厚，会导致透气性下降、孔隙率降低，储能装置的循环性能变差。需要说明的是，这里的厚度是指多孔基材的其中一个表面上的涂覆厚度。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述多孔基材的厚度为1μm～20μm。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述涂覆层中无机陶瓷颗粒与粘结剂的质量比为85:15～99:1。无机陶瓷颗粒含量太高粘结剂含量太低，导致涂覆层的粘结力太弱，涂覆层容易从多孔基材表面剥离，在储能装置受到外力作用时，涂覆层起不到保护作用。若无机陶瓷颗粒含量太低则不能较好的抑制隔离膜在高温下的热收缩，导致储能装置的安全性能变差，同时粘结剂含量过高会导致隔离膜的透气性下降、孔隙率降低，储能装置的循环性能变差。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述涂覆层的孔隙率为30％～40％。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述多孔基材选自聚乙烯、聚丙烯、无纺布、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯复合膜中的一种或几种，所述多孔基材也可选自有机无机共混膜。在根据本专利技术第一方面所述的隔离膜中，所述粘结剂选自聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离膜，包括：多孔基材；以及涂覆层，涂覆在所述多孔基材的表面上且包括无机陶瓷颗粒以及粘结剂；其特征在于，所述无机陶瓷颗粒包括片状无机陶瓷颗粒以及球形或类球形无机陶瓷颗粒，所述球形或类球形无机陶瓷颗粒填充在所述片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中。

【技术特征摘要】
1.一种隔离膜，包括：多孔基材；以及涂覆层，涂覆在所述多孔基材的表面上且包括无机陶瓷颗粒以及粘结剂；其特征在于，所述无机陶瓷颗粒包括片状无机陶瓷颗粒以及球形或类球形无机陶瓷颗粒，所述球形或类球形无机陶瓷颗粒填充在所述片状无机陶瓷颗粒堆积形成的空隙中。2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述片状无机陶瓷颗粒选自勃姆石；所述球形或类球形无机陶瓷颗粒选自氧化铝、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、硫酸钡中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述片状无机陶瓷颗粒与所述球形或类球形无机陶瓷颗粒的质量比为60:40～95:5，优选地，所述片状无机陶瓷颗粒与所述球形或类球形无机陶瓷颗粒的质量比为75:25～85:15。4.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述片状无机陶瓷颗粒的平均粒径为0.5μm～3μm；所述球形或类球形无机陶瓷颗粒的平均粒径为0.001μm～0.2μm。5.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔更金，郭东阳，陶兴华，张盛武，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35