一种隔膜及含有所述隔膜的电池制造技术

本发明专利技术提供一种隔膜及含有所述隔膜的电池，所述电池能够兼具高能量密度和高安全性。本发明专利技术通过合理设计电池隔膜中的聚合物层中两种聚合物的组成，所制备得到的电池能够有效提高电池安全性能同时兼顾电池的能量密度。具体地，本申请在聚合物层中添加第一聚合物，所述第一聚合物的熔点在100℃～130℃之间，该第一聚合物的引入可以使隔膜在130℃之前实现闭孔，隔绝电池内部的正负极之间的锂离子穿梭，达到改善安全的目的；同时由于第一聚合物的粒径在0.1μm～10μm之间，通过与第二聚合物进行共混，不会额外增加隔膜的厚度，保证了电池的能量密度。的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜及含有所述隔膜的电池


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种隔膜及含有所述隔膜的电池，具体涉及一种高安全隔膜及含有所述隔膜的电池。

技术介绍

[0002]近年来，电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。随着电池的广泛应用，消费者对电池的使用寿命、应用环境的需求不断提高，这就要求电池能够兼顾高安全性能的同时具有长循环寿命。
[0003]目前，电池在使用过程中存在诸多安全隐患，例如当电池温度增加到一定程度后内部温度失控，容易发生严重的安全事故，起火甚至爆炸。研究发现，造成电池热失控问题的主要原因一方面是隔膜耐热性不够，导致隔膜在高温下容易发生收缩，无法对电池正负极起到隔离的作用；另一方面是隔膜闭孔温度过高，导致隔膜在热失控之前无法进行闭孔，无法及时对电池内部的离子通道进行阻隔。
[0004]基于此现状，急需开发具有高安全的电池用隔膜，现有技术中常用的改进方法例如是通过在隔膜表面涂覆一层耐热层，但在隔膜表面涂覆的耐热层往往会导致电池能量密度的降低，且不能从根本上解决电池的安全问题。因此，能够开发在不影响电池能量密度的前提下，同时具有高安全的电池是目前的首要任务。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有的电池在使用过程中存在安全隐患、电池能量密度与安全性能无法兼顾等问题，提供一种隔膜及含有所述隔膜的电池，所述电池能兼顾高能量密度和高安全性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]一种隔膜，所述隔膜包括基材、耐热层和聚合物层，所述耐热层设置在基材的第一表面上，所述聚合物层设置在基材的与第一表面相对的第二表面和/或耐热层的表面上；
[0008]其中，所述聚合物层包括第一聚合物和第二聚合物；
[0009]所述第一聚合物的熔点为100℃～130℃；
[0010]所述第二聚合物选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物(例如为聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物)、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、芳纶树脂、聚丙烯酸中的至少一种。
[0011]根据本专利技术，所述第一聚合物的粒径为0.1μm～10μm。
[0012]根据本专利技术，所述第一聚合物选自聚乙烯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯中的至少一种。
[0013]根据本专利技术，第一聚合物中的聚甲基丙烯酸酯可以选自聚甲基丙烯酸烷基酯，例如是聚甲基丙烯酸C1‑
10
烷基酯，示例性地可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸正丙酯、聚甲基丙烯酸异丙酯中的至少一种。
[0014]根据本专利技术，所述第一聚合物选自聚乙烯，所述第二聚合物选自聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物；或者，所述第一聚合物选自聚乙烯，所述第二聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物选自聚丙烯，所述第二聚合物选自聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物；或者，所述第一聚合物选自聚丙烯，所述第二聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物选自聚甲基丙烯酸，所述第二聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物选自聚甲基丙烯酸乙酯，所述第二聚合物选自聚偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物；或者，所述第一聚合物选自聚甲基丙烯酸正丙酯，所述第二聚合物选自聚偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物；或者，所述第一聚合物选自聚乙烯，所述第二聚合物选自聚丙烯腈。
[0015]根据本专利技术，所述第一聚合物的数均分子量为5万～50万。
[0016]根据本专利技术，所述第一聚合物的溶胀度小于等于5％以内；其中，所述溶胀度是指第一聚合物在60℃的溶剂中浸泡30天后，聚合物的溶胀情况，所述溶剂为EC/EMC/DEC＝1/1/1(体积比)。
[0017]根据本专利技术，所述第二聚合物的数均分子量为10万～150万。
[0018]根据本专利技术，所述第一聚合物占整个聚合物层的质量百分含量为10％～90％，例如为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
[0019]根据本专利技术，所述第二聚合物占整个聚合物层的质量百分含量为10％～90％，例如为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
[0020]根据本专利技术，所述第一聚合物和第二聚合物均可以采用本领域已知的方法制备得到，也可以采用商业途径购买后获得。
[0021]根据本专利技术，所述聚合物层的厚度为0.5μm～10μm，例如为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。
[0022]根据本专利技术，所述耐热层包括陶瓷和粘结剂。
[0023]优选地，所述耐热层中陶瓷的质量占所述耐热层总质量的20～99wt.％，示例性为20wt.％、30wt.％、40wt.％、60wt.％、80wt.％、90wt.％、95wt.％、99wt.％或者是前述两两数值组成的范围内的任一点值。
[0024]优选地，所述耐热层中粘结剂的质量占所述耐热层总质量的1～80wt.％，示例性为1wt.％、5wt.％、10wt.％、20wt.％、30wt.％、50wt.％、60wt.％、80wt.％或者是前述两两数值组成的范围内的任一点值。
[0025]根据本专利技术，所述耐热层中的陶瓷选自氧化铝、勃姆石、氧化镁、氮化硼和氢氧化镁中的一种、两种或更多种。
[0026]根据本专利技术，所述耐热层中的粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、六氟丙烯
‑
偏氟乙烯共聚物(例如为聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物)、聚酰亚胺、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种、两种或更多种。
[0027]根据本专利技术，制备所述耐热层和涂胶层采用的溶剂选自丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二甲基甲酰胺、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、环己烷、甲醇、乙醇、异丙醇和水。
[0028]根据本专利技术，所述隔膜在130℃烘箱中烘烤10min后的透气值相比烘烤前高了10倍以上；所述隔膜在130℃烘箱中烘烤10min的透气增加值相比未涂覆含有第一聚合物的聚合物层的隔膜在130℃烘箱中烘烤10min的透气增加值高了100倍以上。
[0029]根据本专利技术，所述耐热层的厚度为0.5μm～5μm，例如为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm或
5μm。
[0030]根据本专利技术，所述基材的厚度为3μm～20μm，例如为3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、18μm或20μm。
[0031]根据本专利技术，所述基材选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯复合材料、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚对苯撑中的至少一种。
[0032]本专利技术还提供一种电池，其包括上述的隔膜。
[0033]根据本专利技术，所述电池还包括正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，所述隔膜包括基材、耐热层和聚合物层，所述耐热层设置在基材的第一表面上，所述聚合物层设置在基材的与第一表面相对的第二表面和/或耐热层的表面上；其特征在于，其中，所述聚合物层包括第一聚合物和第二聚合物；所述第一聚合物的熔点为100℃～130℃；所述第二聚合物选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、芳纶树脂、聚丙烯酸中的至少一种。2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一聚合物的粒径为0.1μm～10μm。3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一聚合物选自聚乙烯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯中的至少一种。4.根据权利要求3所述的隔膜，其中，所述第一聚合物选自聚乙烯，所述第二聚合物选自聚偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物；或者，所述第一聚合物选自聚乙烯，所述第二聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯。5.根据权利要求1
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4任一项所述的隔膜，其特征在于，所述第一聚合物的数均分子量为5万～50万；和/或，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖来，李素丽，艾新平，李俊义，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：