隔离膜及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种隔离膜及电化学装置，隔离膜包括多孔基膜体和多孔功能体，其中，多孔基膜体包括无纺布，多孔功能体位于多孔基膜体的一面或两面，多孔功能体包含多孔网状耐热层，且多孔网状耐热层的材料包含耐热聚合物，其中耐热聚合物可耐450℃高温，以保证耐热聚合物在450℃以下不断裂。本发明专利技术提供的隔离膜具有良好的倍率性能、耐高温性能、安全性能、高能量密度及长期循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
隔离膜及电化学装置
本专利技术涉及电化学领域，特别是涉及一种隔离膜及电化学装置。
技术介绍
锂离子电池的能量密度、倍率性能、安全性和长期循环寿命一直是用户较为关注的四大主要问题，其中隔离膜作为锂离子电池的主材之一，在锂离子电池的安全性和倍率性能中长期扮演着重要的角色，特别是如何进一步提升隔离膜的耐高温性能和透气性双重指标一直是研究者们长期探索的课题。目前最常用的提升隔离膜耐高温性能的方法是在多孔基膜上涂覆耐高温无机材料，最常见的是氧化铝或勃姆石材料，可以在120℃1h的条件下将隔离膜的热收缩提升1％～3％，然而在更高温度下，例如高于150℃时，尽管涂覆了无机耐高温材料的隔离膜仍然会严重收缩。另一方面，由于耐高温无机材料相对较重，会严重增加隔离膜的面密度，从而降低电池的能量密度。另外，涂覆了无机耐高温材料的隔离膜与正负极界面不产生粘接，电池长期循环过程中会产生界面变形和析锂。隔离膜的透气性主要是多孔基材的贡献，目前较为常见的多孔基材有聚乙烯湿法基材和聚丙烯干法基材，但很难满足当前很多客户对大倍率型电池的透气要求，而且鉴于当前材料和工艺的局限性，很难进一步大幅度提升其孔隙率。各种材料的无纺布隔离膜可以很好解决这个问题，具有很低的透气性，但无纺布基材的大孔径给电池安全造成严重威胁。针对以上问题，有必要研究一种更耐高温，质量轻，高安全，具有一定界面粘接作用的隔离膜。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种隔离膜及电化学装置，用于解决现有技术中隔离膜的倍率性能、耐高温性能、安全性能、高能量密度和长期循环寿命较低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种隔离膜，所述隔离膜包括：多孔基膜体和多孔功能体；所述多孔功能体位于所述多孔基膜体的一面或两面；所述多孔功能体包含多孔网状耐热层，所述多孔网状耐热层的材料包含耐热聚合物，其中所述耐热聚合物可耐450℃高温，以保证所述耐热聚合物在450℃以下不断裂。优选地，所述耐热聚合物包含对位芳纶及间位芳纶组成群组中的一种。优选地，所述多孔基膜体包含多孔基膜或至少一面经过涂覆的多孔基膜，且所述多孔基膜体至少包括一层多孔基膜层，其中所述多孔基膜层包含无纺布基材。进一步地，所述无纺布基材的材料包含由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、粘胶纤维、聚乙烯组成的群组中的至少一种，其中，所述聚乙烯包含高密度聚乙烯。优选地，所述多孔功能体包含多层所述多孔网状耐热层，多层所述多孔网状耐热层均包含所述耐热聚合物。优选地，所述多孔功能体包含多层所述多孔网状耐热层及至少一层多孔网状粘接层，其中，所述多孔网状粘接层均包含有机材料及无机材料所组成群组中的一种或两种组成的混合物。进一步地，所述无机材料包含由氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、硫酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂组成的群组中的至少一种；所述有机材料包含由丙烯酸树脂、聚烯烃、芳纶、聚酰亚胺、聚酯、甲基丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、六氟乙烯、聚四氟乙烯组成的群组中的至少一种。优选地，所述多孔基膜体的厚度不大于50μm，所述多孔基膜体的透气值不大于100s/100ml。进一步地，所述多孔基膜体的厚度为0.5μm～20μm，所述多孔基膜体的透气值为0s/100ml～50s/100ml。优选地，所述多孔网状耐热层的厚度为1μm～5μm，所述多孔网状耐热层的面密度为0.5g/m2～4g/m2。优选地，所述多孔功能体通过由浸涂方式、凹版涂布方式、喷涂方式、印刷方式组成的群组中的一种方式设置在所述多孔基膜体的一面或两面。本专利技术还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括上述结构的所述隔离膜，还包括正极、负极、电解液及包装壳，其中，所述隔离膜位于所述正极和所述负极之间，所述电解液位于所述包装壳内，浸润所述正极、负极及隔离膜。优选地，所述电化学装置包括由一次电池、锂二次电池、超级电容器、燃料电池、钠硫电池、铅酸蓄电池及太阳能电池组成的群组中的一种。进一步地，所述锂二次电池包括由锂离子二次电池、锂金属二次电池、锂空气二次电池及锂硫二次电池组成的群组中的一种，其中，所述锂离子二次电池包括聚合物锂离子二次电池。如上所述，本专利技术的隔离膜及电化学装置，具有以下有益效果：1)所述多孔功能体使用耐热的聚合物材料，由于其优良的耐热性能，可显著提高隔离膜的抗热收缩率；2)多孔功能体可以部分填充多孔基膜体的大孔径，以提高隔离膜对电池正极和负极的阻隔作用，进而提高电池的安全性能；3)耐热的聚合物具有质轻的特点，可以在同体积情况下显著提高电池的能量密度；4)耐热的聚合物具有良好的粘接性，可增强与电池正极和负极的界面粘接性能，使隔离膜与电池正极和负极的接触面更加平整，从而延长电池的循环使用寿命；5)多孔基膜体使用无纺布基材，其具有较低的透气值，为电池中的离子传导提供了足够的通道，使电池具有良好的倍率性能。从而通过本专利技术提供的隔离膜具有良好的倍率性能、耐高温性能、安全性能、高能量密度及长期循环寿命。附图说明图1显示为本专利技术的隔离膜的结构示意图。图2显示为本专利技术的隔离膜的多孔基膜体的结构示意图。图3显示为本专利技术的隔离膜的的多孔功能体的一实施例结构示意图。图4显示为本专利技术的隔离膜的的多孔功能体的另一实施例结构示意图。元件标号说明1多孔基膜体2多孔功能体11多孔基膜层21多孔网状耐热层22多孔网状粘接层具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1～图4所示，本专利技术提供一种隔离膜，包括：多孔基膜体1和多孔功能体2；所述多孔功能体2位于所述多孔基膜体1的一面或两面；所述多孔功能体2包含多孔网状耐热层21，所述多孔网状耐热层21的材料包含耐热聚合物，其中所述耐热聚合物可耐450℃高温，以保证所述耐热聚合物在450℃以下不断裂，从而可提高电池的抗热收缩性能。这里需要说明的是，所谓耐热聚合物，英文全称是heatresistantpolymer，是指在高温下能保持其刚性、拉伸强度等机械性能以及电性能等的聚合物。作为示例，所述耐热聚合物包含对位芳纶及间位芳纶组成群组中的一种。如图3所示，所述多孔功能体2可根据具体情况设置为包含一层或多层所述多孔网状耐热层21，且所述多孔网状耐热层21均包含所述耐热聚合物。如图4所示，所述多孔功能体2除了可包含一层或多层所述多孔网状耐热层21，还可包含至少一层多孔网状粘接层22，其中，所述多孔网状粘接层均包含有机材料及无机材料所组成群组中的一种或两种组成的混合物。所述无机材料选自氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括：多孔基膜体和多孔功能体；所述多孔功能体位于所述多孔基膜体的一面或两面；所述多孔功能体包含多孔网状耐热层，所述多孔网状耐热层的材料包含耐热聚合物，其中所述耐热聚合物可耐450℃高温，以保证所述耐热聚合物在450℃以下不断裂。

【技术特征摘要】
1.一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括：多孔基膜体和多孔功能体；所述多孔功能体位于所述多孔基膜体的一面或两面；所述多孔功能体包含多孔网状耐热层，所述多孔网状耐热层的材料包含耐热聚合物，其中所述耐热聚合物可耐450℃高温，以保证所述耐热聚合物在450℃以下不断裂。2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述耐热聚合物包含对位芳纶及间位芳纶组成群组中的一种。3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述多孔基膜体包含多孔基膜或至少一面经过涂覆的多孔基膜，且所述多孔基膜体至少包括一层多孔基膜层，其中所述多孔基膜层包含无纺布基材。4.根据权利要求3所述的隔离膜，其特征在于：所述无纺布基材的材料包含由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、粘胶纤维、聚乙烯组成的群组中的至少一种，其中，所述聚乙烯包含高密度聚乙烯。5.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述多孔功能体包含多层所述多孔网状耐热层，多层所述多孔网状耐热层均包含所述耐热聚合物。6.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述多孔功能体包含多层所述多孔网状耐热层及至少一层多孔网状粘接层，其中，所述多孔网状粘接层均包含有机材料及无机材料所组成群组中的一种或两种组成的混合物。7.根据权利要求6所述的隔离膜，其特征在于：所述无机材料包含由氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、硫酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂组成的群组中的至少一种；所述有机材料包含由丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，鲍晋珍，陈永乐，何方波，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31