一种隔离膜及其制备的储能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隔离膜及其制备的储能装置。所述隔离膜包括多孔基膜层和功能层，所述功能层含有耐高温功能材料和粘结剂；所述粘结剂为含有锂离子的聚合物。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离膜及其制备的储能装置
本专利技术涉及电化学领域，尤其涉及一种电化学储能装置隔离膜。
技术介绍
电化学储能装置往往即要求具有较高的安全性，又要求有良好的动力学性能，这就对其关键部件之一的隔离膜的阻隔性和通透性同时提出了较高的要求。例如，目前市场上，很多技术人员通过增加电池隔离膜的厚度或减少隔离膜的孔隙率等方式来改善电池隔离膜的安全性能和绝缘效果，但同时技术人员发现电池隔离膜的通透性能下降，这不仅影响了电池隔离膜的蓄液量，而且增加了电池隔离膜的内阻，从而最终影响电池的动力学性能。还有一部分技术人员，为了将隔离膜更好地使用在快充电池上，通过减少电池隔离膜的厚度或增加其孔隙率来提高其通透性，虽然内阻在一定程度上降低了，但在电池内部极容易发生内短路甚至热失控，最终导致电池燃烧或爆炸的安全事故。近年来，为了解决这一问题，市场上推出一种多层涂覆电池隔离膜，在较薄的多孔隔离膜上涂覆耐高温陶瓷涂层，其中基膜层的设计用于保持电池隔离膜的骨架及良好的通透性，陶瓷涂覆层的设计可以提高电池隔离膜的耐高温性、蓄液性，以提高其使用在电池中的安全性。然而，陶瓷涂层的增加还是无法解决电池隔离膜的内阻大的问题，甚至由于涂层中的关键成分高分子胶黏剂的引入，使得隔离膜以及电池的整体内阻进一步增加，这一问题同样会造成电池的充放电效率低，动力学性能差，甚至导致电池过热的安全隐患。因此，本领域需要提供一种既能提高阻隔性，又能促进离子导通的电池隔离膜。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种既能提高阻隔性，又能促进离子导通的电池隔离膜。在本专利技术的第一方面，提供了一种电化学储能装置隔离膜，所述隔离膜包括多孔基膜层和功能层，所述功能层含有耐高温功能材料和粘结剂；所述粘结剂为含有锂离子的聚合物；所述含有锂离子的聚合物为含有锂离子的丙烯酸树脂。在另一优选例中，所述含有锂离子的聚合物选自下述的一种或两种以上：聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠锂、聚甲基丙烯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯锂、聚丙烯腈锂、聚丙烯酰胺锂；优选自聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠锂、或聚甲基丙烯酸锂。在另一优选例中，所述耐高温功能材料选自下述的一种或两种以上：氧化铝、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、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂；优选自氧化铝或氧化硅。在另一优选例中，所述功能层还含有添加剂；所述添加剂选自下述的一种或两种以上：羧甲基纤维素钠、葡萄糖、淀粉、纤维素；更优选羧甲基纤维素钠。在另一优选例中，以所述功能层的总重量计，其中含有所述耐高温功能材料90-98wt％，含有所述粘结剂2-8wt％，其余为添加剂。在另一优选例中，所述多孔基膜层为多孔基膜或至少一面经过涂覆的多孔基膜；所述多孔基膜为层多层或单层；所述多孔基膜层的厚度为3-50μm；更优选为10-15μm。在另一优选例中，所述功能层位于多孔基膜层的一侧或两侧；所述功能层的厚度为1-5μm；更优选为1.5-3μm。在本专利技术的第二方面，提供了一种电化学储能装置，所述电化学储能装置包括正极、负极、电解液和位于正极和负极之间的如上所述的本专利技术提供的隔离膜。据此，本专利技术提供了一种既能提高阻隔性，又能促进离子导通的电池隔离膜。具体实施方式如本专利技术所用，“电化学储能装置”包括锂二次电池、锂离子二次电池、超级电容器、燃料电池、太阳能电池等；所述锂离子二次电池包括聚合物锂离子二次电池。如本专利技术所用，“多孔基膜”材料选自聚烯烃、芳纶、聚酰亚胺、聚酯纤维、丙烯酸纤维、聚偏氟乙烯中的一种或几种。在本专利技术中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。如果没有特别指出，本说明书所用的术语“一种”指“至少一种”。本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60－120和80－110的范围，理解为60－110和80－120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1－3、1－4、1－5、2－3、2－4、和2－5。专利技术人经过广泛而深入的研究，发现将多孔基膜或至少一面经过涂覆的多孔基膜作为主体结构，其任意一面或两面涂布功能层形成的隔离膜，由于功能层中使用了锂盐粘结剂，使得隔离膜表现出低内阻，所制备的锂离子电池快充容量高，循环寿命长，安全性能好。在此基础上，完成了本专利技术。隔离膜本专利技术提供的隔离膜包括多孔基膜层和涂布其上的功能层，功能层包括至少一层结构，功能层位于多孔基膜层的一侧或两侧。本专利技术中所述多孔基膜层可以是单层，即多孔基膜，也可以为多层，即至少一面经过涂覆的多孔基膜。涂覆的材料可以是本领域常规使用的，例如但不限于，PVDF(聚偏氟乙烯)。所述多孔基膜层的厚度为3-50μm,优选为10-15μm，孔隙率为10％-80％。所述多孔基膜层作为隔离膜的骨架结构，为功能层提供支持，并在电池中提供正负极之间的绝缘材料，其多孔结构在电池中为离子迁移提供通道。本专利技术中所述功能层包含有耐高温功能材料和粘结剂。所述耐高温功能材料基本上都是无机材料，选自氧化铝、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、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂中的至少一种。所述粘结剂选自含有锂离子的粘结剂，优选含有锂离子的丙烯酸树脂。所述粘结剂可选聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠锂、聚甲基丙烯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯锂、聚丙烯腈锂、聚丙烯酰胺锂中的至少一种，优选聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠锂、聚甲基丙烯酸锂中的至少一种。所述功能层还可以含有其他添加剂，所述添加剂可选羧甲基纤维素钠、葡萄糖、淀粉、纤维素中的一种或几种，优选羧甲基纤维素钠。以所述功能层的总重量计，所述耐高温功能材料的质量百分比为90％-98％，所述粘结剂的质量百分比为2％-8％，其余为添加剂。所述功能层的单层厚度范围为1-5μm，优选1.5-3μm。所述功能层中耐高温功能材料可以提高隔离膜的整体耐高温性能，提高电池的安全性；又能提高隔离膜的绝缘性能，提高抗击穿性能；还可以提高隔离膜的机械强度，抗氧化性；再可以增加隔离膜的电解液蓄液量，从而延长电池的循环寿命。所述功能层中粘结剂可提供耐高温功能材料与多孔基膜的粘接，也可提供耐高温功能材料颗粒间的粘接，还可在电池充放电过程中提高离子迁移速率，进而提高电池的动力学性能。电化学储能装置本专利技术提供的电化学储能装置包括正极、负极、电解液、位于正极和负极之间的本专利技术提供的隔离膜。在本专利技术的一种实施方式中，所述电化学储能装置还可以包含包装壳。本专利技术提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学储能装置隔离膜，所述隔离膜包括多孔基膜层和功能层，其特征在于，所述功能层含有耐高温功能材料和粘结剂；所述粘结剂为含有锂离子的聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种电化学储能装置隔离膜，所述隔离膜包括多孔基膜层和功能层，其特征在于，所述功能层含有耐高温功能材料和粘结剂；所述粘结剂为含有锂离子的聚合物。2.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述含有锂离子的聚合物为含有锂离子的丙烯酸树脂。3.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述含有锂离子的聚合物选自下述的一种或两种以上：聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠锂、聚甲基丙烯酸锂、聚甲基丙烯酸甲酯锂、聚丙烯腈锂、聚丙烯酰胺锂；优选自聚丙烯酸锂、聚丙烯酸钠锂、或聚甲基丙烯酸锂。4.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述耐高温功能材料选自下述的一种或两种以上：氧化铝、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、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂；优选自氧化铝或氧化硅。5.如权利要求1-4任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，鲍晋珍，陈永乐，王伟强，
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