本发明专利技术公开了一种电化学装置及其隔离膜以及隔离膜的制备方法，其中所述隔离膜包括多孔基材和涂布在多孔基材至少一个面上的无机骨架多孔涂层，所述无机骨架多孔涂层包括无机骨架、粘结剂以及孔结构，孔结构分布在无机骨架中以及无机骨架与粘结剂之间；所述制备方法用于制备上述隔离膜。与现有技术相比，本发明专利技术电化学装置隔离膜的无机骨架多孔涂层厚度较薄且均匀，使得隔离膜的透气性、导离子率、机械性能、热稳定性及抗氧化能力等均优于现有隔离膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学
，更具体地说，本专利技术涉及一种具有良好性能的电化 学装置隔离膜及其制备方法。
技术介绍
传统的电化学装置(如锂离子二次电池）大多以聚烯烃多孔基材作为隔离膜，但是 这种隔离膜受热时会有较大的收缩，因此容易导致正负极短路而引发安全事故。为了解决 这一问题，业界人士尝试利用粘结剂将无机颗粒涂覆在多孔基板上来制作包含无机材料涂 层的有机/无机复合多孔隔离膜，希望通过无机颗粒的热稳定性来降低隔离膜的热收缩， 从而达到防止电化学装置发生正负极短路的目的。但是，这些新开发的隔离膜都存在不同 的缺陷。 例如，有人公开了一种包括多孔基材、无机物涂层和有机物涂层的聚合物锂离子 电池隔离膜，所述有机物涂层涂覆于多孔基材和/或无机物涂层表面，且呈岛状和/或线状 分布。但是，这种隔离膜在涂层涂覆时需要采用NMP、乙醇等有机物作为溶剂进行多次涂覆， 危害环境而且工艺复杂，更重要的是其无机颗粒的大小直接阻碍了涂层厚度往更薄的方向 发展。 还有人公开了一种具有多孔活性涂层的有机/无机复合隔离膜，其将无机颗粒和 粘结剂聚合物的混合物涂覆在多孔基材上而形成多孔活性层，为了控制聚合物的亲水性， 需要采用与水滴接触角不同的两种粘结剂聚合物制成混合物来与无机颗粒混合。这种隔离 膜虽然可以采用水作为溶剂，也只需进行一次涂布工艺，但是却需要精心选择所用聚合物 或单体的水接触角范围，而且也无法使涂层变薄，否则就会严重影响所制得的隔离膜的各 项性能。 有鉴于此，确有必要提供一种制备工艺简单且性能良好的电化学装置隔离膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种制备工艺简单且性能良好的电化学装置隔离膜及其 制备方法，并提供使用此隔离膜的电化学装置，以克服现有技术的缺陷。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种电化学装置隔离膜，其包括多孔基材 和涂布在多孔基材至少一个面上的无机骨架多孔涂层，所述无机骨架多孔涂层包括无机骨 架、粘结剂以及孔结构，孔结构分布在无机骨架中以及无机骨架与粘结剂之间。 本专利技术电化学装置隔离膜的多孔涂层具有高密多孔性，因此可以保证隔离膜具有 优异的透气性和导离子率；同时，由于无机骨架的厚度不会受到材料形貌的影响，因此能最 大限度地降低多孔涂层的厚度，并降低隔离膜厚度不均的风险，从而在保证隔离膜具有优 异的机械性能、热稳定性及抗氧化能力的同时，使隔离膜在后期加工过程中与极片间形成 优异的界面，并因降低涂层堵孔的风险而提高了隔离膜的透气性和导电率；另外，涂层厚度 的减小还能提高电池的能量密度。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述无机骨架为网状多孔骨架结构。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述无机骨架为连续均匀的平面多孔 骨架或间断的平面多孔骨架。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述无机骨架多孔涂层的厚度为 0. 001um~10um。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述无机骨架多孔涂层的孔隙率为 10%~80% ;孔结构的孔径大小为0? 001i!m~20i!m。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述无机骨架包括一种、两种或更多 种无机材料。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述无机骨架的无机材料选自硅酸 钠、硅酸钾、硅酸镁锂、碳酸铝铵、硫酸铝铵中的至少一种。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述多孔基材与去离子水不相浸润， 其选自乙烯基聚合物及其共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、纤维素衍生物、聚砜类中的至 少一种；或是为上述材料中的至少一种与无机材料三氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化 铺、碳酸興、氧化興、氧化锌、氧化镁、钛酸铺、钛酸興、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛错 锂、氮化锂、钛酸镧锂中至少一种的共混物；其中，所述乙烯基聚合物及其共聚物可为聚乙 烯、聚丙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合物中的至少一种。 作为本专利技术电化学装置隔离膜的一种改进，所述粘结剂选自聚丙烯酸、聚甲基丙 烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、纯丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚乙烯吡咯烷 酮、丁苯橡胶、环氧树脂、新戊二醇二丙烯酸酯、聚丙烯酸钠系列、聚四氟乙烯中的至少一 种。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种制备上述任一段落所述电化学装置 隔离膜的方法，其包括以下步骤： 1)将无机材料溶于溶剂中形成无机盐溶液，将无机盐溶液、粘结剂、致孔剂与溶剂 混合，搅拌均匀后制成无机盐溶液楽料； 2)将无机盐溶液浆料涂布在多孔基材的至少一个面上； 3)对涂布后的膜片进行干燥处理，得到电化学装置隔离膜。 与现有技术相比，本专利技术具有以下特点： -是利用无机盐溶液制备无机骨架多孔涂层，使制得的无机骨架多孔涂层具有厚 度均匀、分布连续的特性，因此能够提高无机骨架多孔涂层与多孔基材/极片间的热稳定 性、机械强度和抗氧化性； 二是使用致孔剂制备出高密度的均匀孔结构，保证得到的隔离膜具有较好的透气 性和导离子率； 三是一次涂布即可完成隔离膜的制备，具有工艺简单、条件温和的特点，非常适合 量产。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)所使用的溶剂优 选为去离子水，多孔基材优选为与去离子水不相浸润的材料；使用去离子水作为溶剂是为 了降低成本并保证对环境良好，采用与去离子水不相浸润的多孔基材则能够更大程度地降 低堵孔风险。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中的无机盐溶 液、粘结剂、致孔剂与溶剂混合时，各成分的加入步骤可以进行调整；比较优选的一种混合 步骤为：取一份无机盐溶液；将致孔剂加入到无机盐溶液中一起搅拌，使致孔剂均匀分散 在无机盐溶液中；将粘结剂加入并搅拌，使粘结剂均匀分散在无机盐溶液中；最后加入适 量作为溶剂的去离子水，搅拌均匀而得到一定稠度的无机盐溶液浆料。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中使用的无机盐 溶液的质量浓度为5%~90%，优选为30%~60%。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中，无机盐溶液 可以含有一种、两种或更多种以上无机材料，各种无机材料之间的比例可以根据需要进行 任意调配。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中，致孔剂占无 机材料总质量的百分比为10%~90%，优选为10%~50%。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中，致孔剂选自 聚乙烯醇、聚乙二醇、1，4-丁二醇、氯化锂、碳酰胺、甲醇中的至少一种。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中，以无机盐溶 液浆料中的固体物质计，所述粘结剂所占质量比为0. 01%~30%，优选为1%~15%。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤1)中的搅拌可为机 械搅拌、球磨、超声分散中的至少一种。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤2)中的涂布可采用 浸渍涂布、凹版印刷、丝网印刷、转移涂布、挤压涂布、喷雾涂布、流延涂布中的一种，涂布的 速度为1~40m/min。 作为本专利技术电化学装置隔离膜制备方法的一种改进，所述步骤3)中的干燥处理 可采用多段烘箱，烘箱的温度设定首尾两段的温度低于中间段的温度；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学装置隔离膜，其特征在于：包括多孔基材和涂布在多孔基材至少一个面上的无机骨架多孔涂层，所述无机骨架多孔涂层包括无机骨架、粘结剂以及孔结构，孔结构分布在无机骨架中以及无机骨架与粘结剂之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永乐，张盛武，赵俊华，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
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