电池隔膜及其制备方法、电池和终端技术

本申请实施例提供一种电池隔膜，包括聚烯烃多孔隔膜基材，所述聚烯烃多孔隔膜基材包括聚乙烯树脂，所述聚烯烃多孔隔膜基材MD方向的延伸率大于120％，TD方向的延伸率大于120％，所述聚烯烃多孔隔膜基材采用差示扫描量热仪测得的聚乙烯的一次升温结晶度大于或等于20％且小于65％，二次升温结晶度大于或等于10％且小于55％。该电池隔膜具有高延伸率和低闭孔温度的特性，实施本申请实施例能够使电芯在机械滥用时，降低隔膜破膜风险，同时使电芯在热滥用时提前关闭隔膜孔隙，提高电芯的安全性。本申请实施例还提供了电池隔膜的制备方法和采用该电池隔膜的电池和终端。和采用该电池隔膜的电池和终端。和采用该电池隔膜的电池和终端。

【技术实现步骤摘要】
电池隔膜及其制备方法、电池和终端


[0001]本申请涉及锂离子电池
，尤其涉及一种电池隔膜及其制备方法、电池和终端。

技术介绍

[0002]锂离子电池是目前商业化且广泛使用的二次电源。在锂离子电池中，隔膜是介于正极和负极之间的多孔、电化学惰性介质，其不参与电化学反应，但对电芯的安全性能至关重要。目前常用的聚烯烃隔膜因延展性不佳，导致电芯在机械滥用时，隔膜容易被刺破，在隔膜破损的位置正负极之间形成短路点，进而造成电芯热失控失效，带来安全隐患。

技术实现思路

[0003]本申请实施例公开了一种电池隔膜，具有高延伸率特性，能够使电芯在机械滥用时，降低隔膜破膜风险，同时，该隔膜具有低闭孔温度，能够使电芯在热滥用时提前关闭隔膜孔隙，提高电芯的安全性。
[0004]本申请实施例第一方面公开了一种电池隔膜，包括：聚烯烃多孔隔膜基材，所述聚烯烃多孔隔膜基材包括聚乙烯树脂，所述聚烯烃多孔隔膜基材MD方向(Machine Direction，机械方向，即纵向、长度方向)的延伸率大于120％，TD方向(Transverse Direction，垂直于机械方向，即横向、宽度方向)的延伸率大于120％，所述聚烯烃多孔隔膜基材采用差示扫描量热仪测得的聚乙烯的一次升温结晶度<65％，二次升温结晶度<55％，所述一次升温结晶度和所述二次升温结晶度两者的差值小于12％。
[0005]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的闭孔温度小于或等于140℃。
[0006]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的破膜温度大于或等于150℃。
[0007]本申请实施方式中，制备所述聚烯烃多孔隔膜基材的聚乙烯树脂原料包括结晶度<50％的聚乙烯树脂。选择低结晶度聚乙烯原料可以进一步提升延伸率和降低闭孔温度，该实施方式中，聚烯烃多孔隔膜基材的闭孔温度可以是小于或等于138℃。
[0008]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材还包括耐热性树脂，所述耐热性树脂的熔点高于聚乙烯树脂。耐热树脂的引入，可以有效提升隔膜破膜温度，该实施方式中，聚烯烃多孔隔膜基材的破膜温度可以是大于或等于160℃。
[0009]本申请实施方式中，所述耐热性树脂包括聚丙烯、聚1
‑
丁烯、聚1
‑
戊烯、聚1
‑
己烯、聚4
‑
甲基
‑1‑
戊烯、聚1
‑
辛烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。
[0010]本申请实施方式中，采用差示扫描量热仪测得所述一次升温结晶度和所述二次升温结晶度的测试方法为：将所述聚烯烃多孔隔膜基材以10℃/min第一次升温到聚乙烯的熔点以上保温3min，得到聚乙烯的一次升温结晶度，随后以10℃/min降温到≤40℃并保温3min，再以10℃/min第二次升温到聚乙烯的熔点以上，得到聚乙烯的二次升温结晶度。其中，聚乙烯的一次升温结晶度由第一次升温过程中所测得的聚乙烯熔化焓除以聚乙烯的标
准熔化焓得到；聚乙烯的二次升温结晶度由第二次升温过程中所测得的聚乙烯熔化焓除以聚乙烯的标准熔化焓得到。
[0011]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材中，所述聚乙烯树脂的质量占比大于或等于70％。
[0012]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材为单层或多层结构。
[0013]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为1μm
‑
14μm。
[0014]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为20％
‑
60％。
[0015]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的透气值大于或等于50sec/100cc。
[0016]本申请实施方式中，所述电池隔膜还包括设置在所述聚烯烃多孔隔膜基材一侧或两侧表面的隔膜涂层。
[0017]本申请实施方式中，所述隔膜涂层包括有机涂层、无机涂层和/或有机无机复合涂层。
[0018]本申请实施方式中，所述无机涂层包括陶瓷涂层，所述陶瓷涂层材质选自氧化铝，氧化硅，氧化钛，氧化锆，氧化锌，氧化钡，氧化镁，氧化铍，氧化钙，氧化钍，氮化铝，氮化钛，勃母石，磷灰石，氢氧化铝，氢氧化镁，硫酸钡，氮化硼，碳化硅，氮化硅，立方氮化硼，六方氮化硼，石墨，石墨烯，介孔分子筛(例如MCM
‑
41，SBA
‑
15)中的一种或多种。
[0019]本申请实施方式中，所述有机涂层选自油性聚偏氟乙烯涂层、偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物涂层、聚苯乙烯涂层、芳纶涂层、聚丙烯酸酯或其改性物涂层、聚酯涂层、聚芳酯涂层、聚丙烯腈涂层、芳香族聚酰胺涂层、聚酰亚胺涂层、聚醚砜涂层、聚砜涂层、聚醚酮涂层、聚醚酰亚胺涂层、聚苯并咪唑涂层中的一种或多种。
[0020]本申请实施方式中，所述隔膜涂层的厚度为0.5μm
‑
10μm。
[0021]本申请实施方式中，所述聚烯烃多孔隔膜基材采用湿法工艺制成。
[0022]本申请实施例第二方面提供一种电池隔膜的制备方法，包括：
[0023]将聚烯烃树脂原料和溶剂进行混炼得到混合液，所述聚烯烃树脂原料包括聚乙烯树脂原料；所述聚乙烯树脂原料混合在一起后测得的结晶度<55％；
[0024]将所述混合液进行挤出，并冷却铸成片材；
[0025]将所述片材经一次拉伸、萃取、干燥后形成多孔薄膜；
[0026]将所述多孔薄膜经二次拉伸、热定型后得到聚烯烃多孔隔膜基材；在将所述聚烯烃树脂原料制备成聚烯烃多孔隔膜基材的加工过程中，控制所述聚乙烯树脂原料到成品隔膜基材的结晶度增长小于12％，所得聚烯烃多孔隔膜基材采用差示扫描量热仪测得的聚乙烯的一次升温结晶度<65％，二次升温结晶度<55％，且所述一次升温结晶度和所述二次升温结晶度两者的差值小于12％。
[0027]本申请实施方式中，所述聚乙烯树脂原料中，所述聚乙烯树脂原料包括结晶度<50％的聚乙烯树脂。
[0028]本申请实施方式中，所述聚烯烃树脂原料还包括耐热性树脂，所述耐热性树脂的熔点高于聚乙烯树脂。
[0029]本申请实施方式中，所述一次拉伸包括向MD和TD两个方向拉伸，其中，MD
×
TD拉伸总倍数≤36倍。
[0030]本申请实施方式中，MD单向拉伸倍数≤6倍，TD单向拉伸倍数≤6倍。
[0031]本申请实施方式中，所述一次拉伸的拉伸温度为105℃
‑
135℃，MD或TD单向拉伸速度为2％
‑
70％/秒。
[0032]本申请实施方式中，所述二次拉伸包括向MD和TD两个方向拉伸，其中，MD单向拉伸倍数1
‑
2倍，TD单向拉伸倍数1
‑
2倍。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜，其特征在于，包括：聚烯烃多孔隔膜基材，所述聚烯烃多孔隔膜基材包括聚乙烯树脂，所述聚烯烃多孔隔膜基材MD方向的延伸率大于120％，TD方向的延伸率大于120％，所述聚烯烃多孔隔膜基材采用差示扫描量热仪测得的聚乙烯的一次升温结晶度大于或等于20％且小于65％，二次升温结晶度大于或等于10％且小于55％。2.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材MD方向的延伸率为150％
‑
300％，TD方向的延伸率为150％
‑
300％。3.如权利要求1或2所述的电池隔膜，其特征在于，所述一次升温结晶度为20％
‑
60％，所述二次升温结晶度为10％
‑
55％。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述一次升温结晶度和所述二次升温结晶度两者的差值小于12％。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的闭孔温度小于或等于140℃。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的破膜温度大于或等于150℃。7.如权利要求1
‑
6任一项所述的电池隔膜，其特征在于，制备所述聚烯烃多孔隔膜基材的聚乙烯树脂原料包括结晶度<50％的聚乙烯树脂。8.如权利要求1
‑
7任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚乙烯树脂原料包括分子量为5万
‑
500万的聚乙烯树脂。9.如权利要求1
‑
8任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材还包括耐热性树脂，所述耐热性树脂的熔点高于聚乙烯树脂。10.如权利要求9所述的电池隔膜，其特征在于，所述耐热性树脂包括聚丙烯、聚1
‑
丁烯、聚1
‑
戊烯、聚1
‑
己烯、聚4
‑
甲基
‑1‑
戊烯、聚1
‑
辛烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。11.如权利要求1
‑
10任一项所述的电池隔膜，其特征在于，采用差示扫描量热仪测得所述一次升温结晶度和所述二次升温结晶度的测试方法为：将所述聚烯烃多孔隔膜基材以10℃/min第一次升温到聚乙烯的熔点以上保温3min，得到聚乙烯的一次升温结晶度，随后以10℃/min降温到≤40℃并保温3min，再以10℃/min第二次升温到聚乙烯的熔点以上，得到聚乙烯的二次升温结晶度。12.如权利要求1
‑
11任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材中，所述聚乙烯树脂的质量占比大于或等于70％。13.如权利要求1
‑
12任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材为单层或多层结构。14.如权利要求1
‑
13任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为1μm
‑
14μm。15.如权利要求1
‑
14任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为20％
‑
60％。16.如权利要求1
‑
15任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材透气值大于或等于50sec/100cc。17.如权利要求1
‑
16任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的
多孔孔径小于200nm。18.如权利要求1
‑
17任一项所述的电池隔膜，其特征在于，还包括设置在所述聚烯烃多孔隔膜基材一侧或两侧表面的隔膜涂层。19.如权利要求18所述的电池隔膜，其特征在于，所述隔膜涂层包括有机涂层、无机涂层和/或有机无机复合涂层。20.如权利要求19所述的电池隔膜，其特征在于，所述无机涂层包括陶瓷涂层，所述陶瓷涂层材质选自氧化铝，氧化硅，氧化钛，氧化锆，氧化锌，氧化钡，氧化镁，氧化铍，氧化钙，氧化钍，氮化铝，氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新枝，邓耀明，高云雷，阳东方，徐凡，谢封超，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：