一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置，其特征在于，至少包括多孔基底和设置在多孔基底至少一侧表面的非连续粘结层；非连续粘结层包括涂膜区和空白区；所述的涂膜区中包含有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料。本申请的空白区为电化学装置的电解液浸润提供了通道，可以加快电解液的浸润，缩短电池的注液时间和静置时间，提高电池的电解液保有量，延长其循环使用寿命；且所述隔离膜的非连续粘结层具有粘结作用，可以将多孔基底和正、负极粘结起来，形成良好的界面，防止电池使用过程中发生变形，降低完全风险，提高循环性能和能量密度。

A diaphragm and an electrochemical device including the diaphragm

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置
本专利技术涉及锂电池
，具体的说，是一种隔膜及包含该隔膜的电化学装置。
技术介绍
动力电池，消费类电子及储能领域对锂离子电池等化学装置的循环寿命要求越来越高，更长的循环寿命就需要更多的电解液保有量。当前锂离子电池提高电解液保有量的技术难题之一就是如何加快电解液的浸润速度，从而在一定时间内注入更多的电解液。锂离子电池厂商大都通过不断优化注液后的静置条件来加快浸润，例如电芯横向放置、延长静置时间，提高静置温度等，但这些都无法从根本上解决电解液在电池内部浸润慢的问题，因为电解液在电池内部没有足够的通道流动，要想办法在电池内部设置更多的通道，一方面加速电解液的流动速度，另一方面也可以容纳更多的电解液。为了从根源上解决这个问题，有人将极片的压实密度减小，这样就降低了电池的容量，无法适应高能量密度的要求。还有人将正负极片进行处理，例如电晕等方法，增加极片的表面粗糙度和间隙，加快电解液的浸润，这种方法不仅损失一部分能量，而且对电池界面造成影响，会导致电池长期充放电过程中极片的变形，进而增加安全风险。针对以上问题，有必要研究一种既可以提供电解液的浸润通道，加快电解液在电池中的浸润速度，又不会损失电池能量密度的方法和产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隔膜及包含该隔离膜的电化学装置。该电化学装置由于设置了该隔离膜从而具有电解液快速浸润的效果，而且电池的界面更好，具有更好的长期循环寿命、安全性能和更高的能量密度。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种隔膜，至少包括多孔基底和设置在多孔基底上至少一侧表面的非连续粘结层；非连续粘结层包括涂膜区和空白区；所述的涂膜区中包含有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料；所述涂膜区与空白区交替分布。所述的非连续粘结层的厚度介于0.3～6微米之间。所述的涂层的厚度介于0.5～5微米之间。所述的涂膜区或空白区的形状包括条状，块状，或点状中的一种或几种。所述的涂膜区内部呈点状，岛状或连续多孔状。所述多孔膜的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚丙烯，聚酰胺，高密度聚乙烯，聚丙烯腈，粘胶纤维，聚乙烯中的一种或几种。有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料，其原料组成质量份数为：有机聚合物100份，无机物5份～40份，有机溶剂50～100份，阴离子表面活性剂0.5～5份，阳离子表面活性剂0.5～5份。有机物与无机物通过静电自组装的方法复合，因为在浆料中有机聚合物与无机物通过静电引力的作用结合在一起，所以这种方法增强了有机聚合物和无机物之间的结合力。有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料的制备方法，其具体步骤为：(1)将有机聚合物分散在有机溶剂中，加入阴离子表面活性剂搅拌均匀；(2)将无机物也分散在相同的有机溶剂中，加入阳离子表面活性剂搅拌均匀；(3)通过阳离子表面活性剂改性无机物使其表面带有正电荷，通过阴离子表面活性剂改性有机聚合物使其表面带负电荷，然后通过静电引力将无机物与有机聚合物结合起来，得到有机物和无机物静电自组装的复合物。所述有机物聚合物选自聚烯烃，芳纶，聚酰亚胺，甲基丙烯酸树脂，聚偏氟乙烯中的至少一种。所述无机物选为活性快离子导体或惰性无机颗粒。所述活性快离子导体包括锂镧锆氧Li7La3Zr2O12，锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3(0﹤X﹤0.16)，锂铝氧LiAlO2中的一种或几种。所述惰性无机填料包括钛酸铈，钛酸钙，钛酸钡中的至少一种。所述阳离子表面活性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种。所述阴离子表面活性剂包括聚苯乙烯磺酸钠(PSS)，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，十二烷基磺酸钠(SDS)，十二烷基硫酸钠(SLS)中的一种。所述有机溶剂为二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，戊烷，二氯甲烷，二硫化碳或丙酮中的一种。作为优选方案：有机聚合物与无机物静电自组装的方法以聚偏氟乙烯与锂镧锆氧的为例，所述陶瓷浆料包括如下的质量组分：聚偏氟乙烯100份、锂镧锆氧10份、二甲基乙酰胺100份，聚苯乙烯磺酸钠0.5份，聚二烯丙基二甲基氯化铵0.1份；将聚偏氟乙烯分散在二甲基乙酰胺中，加入阴离子表面活性剂苯乙烯磺酸钠调节混合体系的Zeta电位至-30mV以下；将锂镧锆氧分散在二甲基乙酰胺中，加入阳离子表面活性剂聚二烯丙基二甲基氯化铵调节混合体系的Zeta至30mV以上。最后将锂镧锆氧分散体系加入到聚偏氟乙烯体系中，搅拌将两者混合均匀，此时带负电荷的聚偏氟乙烯和带正电荷的锂镧锆氧将通过静电引力结合在一起，形成锂镧锆氧和聚偏氟乙烯的静电自组装复合物的浆料。作为优选方案：有机聚合物与无机物静电自组装的方法以聚酰亚胺与钛酸铈为例，所述陶瓷浆料包括如下的质量组分：聚酰亚胺100份、钛酸铈20份、N-甲基吡咯烷酮100份，聚苯乙烯磺酸钠0.5份，十六烷基三甲基溴化铵0.2份。将聚酰亚胺分散在N-甲基吡咯烷酮中，并加入阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠调节混合体系的Zeta电位至-30mV以下。将钛酸铈分散在N-甲基吡咯烷酮中，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵调节混合体系的Zeta电位至30mV以上。最后将钛酸铈分散体系加入到聚酰亚胺体系中，搅拌将两者混合均匀，此时带负电荷的聚酰亚胺和带正电荷的二氧化硅将通过静电引力结合在一起，形成钛酸铈和聚酰亚胺的静电自组装复合物的浆料。作为优选方案：有机聚合物与无机物静电自组装的方法以聚甲基丙烯酸树脂与锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3为例，所述陶瓷浆料包括如下的质量组分：聚甲基丙烯酸树脂100份、锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3(0﹤X﹤0.16)5份、二硫化碳100份，聚苯乙烯磺酸钠0.5份，十六烷基三甲基溴化铵0.5份。将聚甲基丙烯酸树脂分散在二硫化碳中，加入聚苯乙烯磺酸钠调节混合体系的Zeta电位至-30mV以下；将锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3(0﹤X﹤0.16)分散在二硫化碳中，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵调节混合体系的Zeta电位至30mV以上。最后将锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3(0﹤X﹤0.16)分散体系加入到聚甲基丙烯酸树脂体系中，搅拌将两者混合均匀，此时带负电荷的聚甲基丙烯酸树脂和带正电荷的锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3将通过静电引力结合在一起，形成聚甲基丙烯酸树脂和锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3的静电自组装复合物的浆料。作为优选方案：有机聚合物与无机物静电自组装的方法以聚烯烃与锂铝氧为例，所述陶瓷浆料包括如下的质量组分：聚烯烃100份、锂铝氧5份、丙酮100份，聚苯乙烯磺酸钠0.5份，十六烷基三甲基溴化铵0.2份。将聚烯烃分散在丙酮中，加入聚苯乙烯磺酸钠调节混合体系的Zeta电位至-30mV以下。将锂铝氧分散在丙酮中，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵调节混合体系的Zeta电位至30mV以上。最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔膜，其特征在于，至少包括多孔基底和设置在多孔基底上至少一侧表面的非连续粘结层；/n非连续粘结层包括涂膜区和空白区；/n所述的涂膜区中包含有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料。/n

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于，至少包括多孔基底和设置在多孔基底上至少一侧表面的非连续粘结层；
非连续粘结层包括涂膜区和空白区；
所述的涂膜区中包含有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料。


2.如权利要求1所述的一种隔膜，其特征在于，有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料，其原料组成质量份数为：有机聚合物100份，无机物5份～40份，有机溶剂50～100份，阴离子表面活性剂0.5～5份，阳离子表面活性剂0.5～5份。


3.如权利要求2所述的一种隔膜，其特征在于，有机物和无机物静电自组装的复合物浆料的制备方法，其具体步骤为：
(1)将有机聚合物分散在有机溶剂中，加入阴离子表面活性剂搅拌均匀；
(2)将无机物也分散在相同的有机溶剂中，加入阳离子表面活性剂搅拌均匀；
(3)通过阳离子表面活性剂改性无机物使其表面带有正电荷，通过阴离子表面活性剂改性有机聚合物使其表面带负电荷，然后通过静电引力将无机物与有机聚合物结合起来，得到有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料。


4.如权利要求2所述的一种隔膜，其特征在于，所述有机物聚合物选自聚烯烃，芳纶，聚酰亚胺，甲基丙烯酸树脂，聚偏氟乙烯中的一种。


5.如权利要求2所述的一种隔膜，其特征在于，所述无机物选为活性快离子导体或惰性无机颗粒。


6.如权利要求5所述的一种隔膜，其特征在于，所述活性快离子导体包括锂镧锆氧Li7La3Zr2O12，锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3(0﹤X﹤0.16)，锂铝氧LiAlO2中的一种。


7.如权利要求5所述的一种隔膜，其特征在于，所述惰性无机填料包括钛酸铈，钛酸钙，钛酸钡中的至少一种。


8.如权利要求2所述的一种隔膜，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种。


9.如权利要求2所述的一种隔膜，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括聚苯乙烯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠中的一种。


10.如权利要求2所述的一种隔膜，其特征在于，所述有机溶剂为二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，戊烷，二氯甲烷，二硫化碳或丙酮中的一种。


11.如权利要求1所述的一种隔膜，其特征在于，有机物和无机物静电自组装的复合物的浆料，选自锂镧锆氧和聚偏氟乙烯的静电自组装复合物的浆料，钛酸铈和聚酰亚胺的静电自组装复合物的浆料，聚甲基丙烯酸树脂和锂镧钛氧LixLa2/3-xTiO3的静电自组装复合物的浆料，聚烯烃和锂铝氧静电自组装复合物的浆料，芳纶和钛酸钡静电自组装复合物的浆料，芳纶和钛酸钙静电自组装复合物的浆料，芳纶和钛酸铈静电自组装复合物的浆料中的一种。


12.如权利要求11所述的一种隔膜，其特征在于，锂镧锆氧和聚偏氟乙烯的静电自组装复合物的浆料，包括如下的质量组分：聚偏氟乙烯100份，锂镧锆氧10份，二甲基乙酰胺100份，聚苯乙烯磺酸钠0.5份，聚二烯丙基二甲基氯化铵0.1份；
将聚偏氟乙烯分散在二甲基乙酰胺中，加入阴离子表面活性剂苯乙烯磺酸钠调节混合体系的Zeta电位至-30mV以下；将锂镧锆氧分散在二甲基乙酰胺中，加入阳离子表面活性剂聚二烯丙基二甲基氯化铵调节混合体系的Zeta电位至30mV以上；最后将锂镧锆氧分散体系加入到聚偏氟乙烯体系中，搅拌将两者混合均匀，此时带负电荷的聚偏氟乙烯和带正电荷的锂镧锆氧将通过静电引力结合在一起，形成锂镧锆氧和聚偏氟乙烯的静电自组装复合物的浆料。


13.如权利要求11所述的一种隔膜，其特征在于，钛酸铈和聚酰亚胺的静电自组装复合物的浆料，包括如下的质量组分：聚酰亚胺100份、钛酸铈20份、N-甲基吡咯烷酮100份，聚苯乙烯磺酸钠0.5份，十六烷基三甲基溴化铵0.2份；
将聚酰亚胺分散在N-甲基吡咯烷酮中，并加入阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠调节混合体系的Zeta电位至-30mV以下；将钛酸铈分散在N-甲基吡咯烷酮中，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵调节混合体系的Zeta电位至30mV以上；最后将钛酸铈分散体系加入到聚酰亚胺体系中，搅拌将两者混...

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