一种薄膜及其制备方法和二次电池技术

本发明专利技术公开了一种薄膜及其制备方法和二次电池，所述薄膜包括1um‑50um的基膜和1um‑10um的涂覆材料；涂覆材料涂布于基膜之上的或者涂布于基膜之上及渗透至基膜中；其中，涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％‑99.98wt％]的活性材料，(0‑10wt％]的电子导体材料，(0wt％‑98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％‑10wt％]的粘结剂和(0wt％‑2wt％]的分散剂；活性材料具体包括：AxMyYz及其衍生材料，A为碱金属元素；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素；Y为非金属元素，以及在其基础之上进行表面处理得到的材料；活性材料在电池首周充放电过程中被氧化或者还原，用以改善电极极片和隔膜接触界面。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜及其制备方法和二次电池
本专利技术涉及电池材料
，尤其涉及一种薄膜及其制备方法和二次电池。
技术介绍
传统液态锂离子电池的主要组成部分为正极、负极、电解液和隔膜。隔膜在锂离子电池中主要起到防止正负极接触并允许离子传导的作用，是电池重要的组成部分。目前，锂离子电池中采用的具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，但是在高温条件下表现出较大的热收缩，从而引起电池内部短路，导致电池出现发热，冒烟甚至爆炸起火等安全事故。陶瓷隔膜不仅具有聚烯烃隔膜较好的机械性能，同时结合了无机粉体良好的耐高温性，显著提高隔膜在高温条件的尺寸稳定性。然而陶瓷层的存在会引发一系列问题，陶瓷层的脱落，以及陶瓷层的存在增加了锂离子的传输距离，增加了电池的内阻。因此，迫切需要提出一种新型膜以及制备方法来弥补现在技术缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供了一种薄膜及其制备方法和二次电池，本专利技术的薄膜吸液性好、厚度均匀、耐高温性好、离子电导率高，可以用于液态、半固态、准固态、全固态电池以及金属电池中，其制备方法环保、适用于大规模生产。第一方面，本专利技术实施例提供了一种薄膜，包括：1um-50um的基膜和1um-10um的涂覆材料；所述涂覆材料涂布于所述基膜之上的或者涂布于所述基膜之上及渗透至基膜中；其中，所述涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％-99.98wt％]的活性材料，(0-10wt％]的电子导体材料，(0-98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％-10wt％]的粘结剂和(0wt％-2wt％]的分散剂；所述活性材料具体包括：AxMyYz及其衍生材料，其中x≥0，y＞0，z＞0，x,y,z为整数或非整数且满足化学式的电价平衡；其中A为碱金属元素，具体包括Na、K、Rb、Cs中一种或多种组合；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素，具体包括Ca、Co、Ni、Ti、Zr、Fe、Si、Zn、Nb、Cu中一种或多种组合；Y为非金属元素，具体包括N、O、F、S、Br、Cl中的一种或多种组合；所述活性材料在电池首周充放电过程中被氧化或者还原，用以改善电极极片和隔膜接触界面。优选的，所述活性材料、电子导体材料、涂层材料均匀分布、分层分布、梯度分布或不均匀分布在所述涂覆材料中。优选的，所述活性材料为球形、椭球形、棒状或无规则多边形的颗粒，尺寸50nm-5000nm；所述电子导体材料为球形、椭球形、棒状或无规则多边形的颗粒，尺寸5nm-100nm。优选的，所述电子导体材料包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、科琴碳、石墨烯、金属银、金属金、气相生长炭纤维VGCF、导电石墨KS-6和炭黑SUPER-P中的一种或多种；所述基膜包括聚丙烯PP膜、聚乙烯PE膜、无纺布隔膜、纤维隔膜、陶瓷纤维隔膜、陶瓷隔膜、固态电解质隔膜中的一种或多种的复合膜；所述涂层材料包括陶瓷材料、聚合物材料、压电材料、导热材料、导电材料中的一种或者几种组合；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯以及聚四氟乙烯中的一种或者多种混合；所述分散剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、聚丙烯酸钾、辛基苯酚聚氧乙烯或磺酸盐氟分散剂中的一种或者多种。第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述薄膜的制备方法，所述制备方法包括：将涂层材料与导电添加剂放入球磨机中球磨，得到第一混合物；所述导电添加剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、科琴碳、石墨烯、金属银、金属金、VGCF、KS-6、SUPER-P中的一种或者多种混合；所述涂层材料包括陶瓷材料、聚合物材料、压电材料、导热材料、导电材料中的一种或者几种组合；将活性材料和溶剂按所需比例加入砂磨机中，砂磨分散后得到第二混合物；所述溶剂为极性溶剂,包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮NMP、酒精或二甲基甲酰胺DMF；所述活性材料具体包括：AxMyYz及其衍生材料，其中x≥0，y＞0，z＞0，x,y,z为整数或非整数且满足化学式的电价平衡；其中A为碱金属元素，具体包括Na、K、Rb、Cs中一种或多种组合；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素，具体包括Ca、Co、Ni、Ti、Zr、Fe、Si、Zn、Nb、Cu中一种或多种组合；Y为非金属元素，具体包括N、O、F、S、Br、Cl中的一种或多种组合；将粘结剂、分散剂和第一混合物加入第二混合物中，放入搅拌罐中搅拌分散，搅拌速度为10-50rpm，分散速度1000-5000rpm，搅拌分散后密封静置得到涂覆浆料；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯以及聚四氟乙烯中的一种或者多种混合；所述分散剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、聚丙烯酸钾、辛基苯酚聚氧乙烯或磺酸盐氟分散剂中的一种或者多种；将所述涂覆浆料以1m/min-100m/min的速度涂布于基膜的一面或者两面，在40℃-100℃下干燥后得到薄膜；其中，所述基膜包括聚丙烯PP膜、聚乙烯PE膜、无纺布隔膜、纤维隔膜、陶瓷纤维隔膜、陶瓷隔膜、固态电解质隔膜中的一种或多种的复合膜。优选的，在将所述涂覆浆料以1m/min-100m/min的速度涂布于基膜的一面或者两面之前，所述方法还包括：对所述基膜进行电晕处理。第三方面，本专利技术实施例提供了一种电池隔膜，包括上述第一方面所述薄膜。第四方面，本专利技术实施例提供了一种包括上述第三方面所述电池隔膜的二次电池，所述二次电池包括液态离子电池、半固态离子电池、固态离子电池及金属二次电池。本专利技术的薄膜吸液性好、厚度均匀、耐高温性好、离子电导率高，可以用于液态、半固态、准固态、全固态电池以及金属电池中，其制备方法环保、适用于大规模生产。附图说明下面通过附图和实施例，对本专利技术实施例的技术方案做进一步详细描述。图1为本专利技术实施例提供的薄膜的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的薄膜的制备方法流程图；图3为本专利技术实施例1提供的薄膜的扫描电子显微镜(SEM)图；图4为本专利技术实施例1和对比例制得的半电池的数据对比图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，但并不意于限制本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供了一种薄膜，包括1um-50um的基膜和1um-10um的涂覆材料；所述涂覆材料涂布于所述基膜之上的或者涂布于所述基膜之上及渗透至基膜中。基膜包括聚丙烯(PP)膜、聚乙烯(PE)膜、无纺布隔膜、纤维隔膜、陶瓷纤维隔膜、陶瓷隔膜、固态电解质隔膜中的一种或多种的复合膜。涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％-99.98wt％]的活性材料，(0-10wt％]的电子导体材料，(0-98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％-10wt％]的粘结剂和(0wt％-2wt％]的分散剂；在所述涂覆材料中，所述活性材料、电子导体材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜包括：1um‑50um的基膜和1um‑10um的涂覆材料；所述涂覆材料涂布于所述基膜之上的或者涂布于所述基膜之上及渗透至基膜中；其中，所述涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％‑99.98wt％]的活性材料，(0‑10wt％]的电子导体材料，(0‑98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％‑10wt％]的粘结剂和(0wt％‑2wt％]的分散剂；所述活性材料具体包括：AxMyYz及其衍生材料，其中x≥0，y＞0，z＞0，x,y,z为整数或非整数且满足化学式的电价平衡；其中A为碱金属元素，具体包括Na、K、Rb、Cs中一种或多种组合；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素，具体包括Ca、Co、Ni、Ti、Zr、Fe、Si、Zn、Nb、Cu中一种或多种组合；Y为非金属元素，具体包括N、O、F、S、Br、Cl中的一种或多种组合；所述活性材料在电池首周充放电过程中被氧化或者还原，用以改善电极极片和隔膜接触界面。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜包括：1um-50um的基膜和1um-10um的涂覆材料；所述涂覆材料涂布于所述基膜之上的或者涂布于所述基膜之上及渗透至基膜中；其中，所述涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％-99.98wt％]的活性材料，(0-10wt％]的电子导体材料，(0-98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％-10wt％]的粘结剂和(0wt％-2wt％]的分散剂；所述活性材料具体包括：AxMyYz及其衍生材料，其中x≥0，y＞0，z＞0，x,y,z为整数或非整数且满足化学式的电价平衡；其中A为碱金属元素，具体包括Na、K、Rb、Cs中一种或多种组合；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素，具体包括Ca、Co、Ni、Ti、Zr、Fe、Si、Zn、Nb、Cu中一种或多种组合；Y为非金属元素，具体包括N、O、F、S、Br、Cl中的一种或多种组合；所述活性材料在电池首周充放电过程中被氧化或者还原，用以改善电极极片和隔膜接触界面。2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述活性材料、电子导体材料、涂层材料均匀分布、分层分布、梯度分布或不均匀分布在所述涂覆材料中。3.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述活性材料为球形、椭球形、棒状或无规则多边形的颗粒，尺寸50nm-5000nm；所述电子导体材料为球形、椭球形、棒状或无规则多边形的颗粒，尺寸5nm-100nm。4.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述电子导体材料包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、科琴碳、石墨烯、金属银、金属金、气相生长炭纤维VGCF、导电石墨KS-6和炭黑SUPER-P中的一种或多种；所述基膜包括聚丙烯PP膜、聚乙烯PE膜、无纺布隔膜、纤维隔膜、陶瓷纤维隔膜、陶瓷隔膜、固态电解质隔膜中的一种或多种的复合膜；所述涂层材料包括陶瓷材料、聚合物材料、压电材料、导热材料、导电材料中的一种或者几种组合；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯以及聚四氟乙烯中的一种或者多种混合；所述分散剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、聚丙烯酸钾、辛基苯酚聚氧乙烯或磺酸盐氟分散剂中的一种或者多种。5.一种制备上述权利要求1-4任一权项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫昭，罗飞，李泓，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32