水系电池复合隔膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种水系电池复合隔膜及其制备方法与应用，其中，所述复合隔膜包括：纤维素膜和高分子膜缓冲层，所述高分子膜缓冲层设在所述纤维素膜上。由此，该复合隔膜可以实现较薄的厚度，且浸润性良好，能有效抑制枝晶，从而有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。安全性的提升。安全性的提升。

【技术实现步骤摘要】
水系电池复合隔膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种水系电池复合隔膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前水系电池中一般采用玻璃纤维隔膜(AGM)、亲水处理的PP膜或无纺布作为隔膜。上述隔膜具有以下缺陷：(1)AGM、无纺布隔膜较厚，限制了能量密度的提高，且力学性能较差，对金属枝晶的阻挡能力有限；(2)在水系环境下，正极材料容易发生溶解，溶解的正极材料容易堵塞PP膜的孔道，导致内阻增加，影响电性能。
[0003]因此，现有的水系电池隔膜有待改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种水系电池复合隔膜及其制备方法与应用，该复合隔膜可以实现较薄的厚度，且浸润性良好，能有效抑制枝晶，从而有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种水系电池复合隔膜。根据本专利技术的实施例，所述复合隔膜包括：纤维素膜和高分子膜缓冲层，所述高分子膜缓冲层设在所述纤维素膜上。
[0006]根据本专利技术实施例的水系电池复合隔膜，其包括纤维素膜和高分子膜缓冲层，纤维素膜和高分子膜缓冲层均可以实现较薄的厚度，有利于电池能量密度的提升，其中，纤维素膜的孔隙中无法储存电解液，纵向难以富集锌离子，从而可以有效屏蔽锌离子的纵向生长，防止负极金属枝晶穿透隔膜造成短路；同时通过在纤维素膜上设置高分子膜缓冲层，由于高分子膜缓冲层的饱液性较好，可以使电解液分散均匀，避免局部浓度过高导致的局部沉积，能够有效解决电极与隔膜界面之间电解液分布不均匀的现象，且高分子膜缓冲层还能够减小界面阻抗，从而有利于电化学稳定性的提升。综上，本申请的复合隔膜可以实现较薄的厚度，且浸润性良好，能有效抑制枝晶，从而有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。
[0007]另外，根据本专利技术上述实施例的水系电池复合隔膜还可以具有如下附加的技术特征：
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述高分子膜缓冲层位于所述纤维素膜的一侧或双侧表面上。由此，有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述高分子膜缓冲层的厚度为5～500μm。由此，有利于水系电池能量密度和电化学稳定性的提升。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述高分子膜缓冲层包括PAM、CMC、HPMC、PVA、PEG、PAA和PAAS中的至少之一。由此，有利于水系电池能量密度和电化学稳定性的提升。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述纤维素膜的厚度为5～500μm。由此，有利于水系电池能量密度和安全性的提升。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述纤维素膜的孔隙直径为1～10nm。由此，可以有效屏蔽锌离子的纵向生长，防止负极金属枝晶穿透隔膜造成短路，有利于水系电池安全性的提升。
[0013]在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备上述水系电池复合隔膜的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0014](1)将水溶性聚合物与水混合，以便得到水溶性聚合物溶液；
[0015](2)将所述水溶性聚合物溶液施加在基板的一侧表面上，干燥后进行剥离，以便得到高分子膜缓冲层；
[0016](3)将所述高分子膜缓冲层层叠在纤维素膜上，以便得到水系电池复合隔膜。
[0017]根据本专利技术的实施例的制备上述水系电池复合隔膜的方法，通过先将水溶性聚合物与水混合，使水溶性聚合物溶解于水中，然后将得到的水溶性聚合物溶液施加在基板的一侧表面上，干燥后进行剥离，得到高分子膜缓冲层，最后将高分子膜缓冲层层叠在纤维素膜上，即可得到水系电池复合隔膜。其中，纤维素膜的孔隙中无法储存电解液，纵向难以富集锌离子，从而可以有效屏蔽锌离子的纵向生长，防止负极金属枝晶穿透隔膜造成短路；同时通过在纤维素膜上设置高分子膜缓冲层，由于高分子膜缓冲层的饱液性较好，可以使电解液分散均匀，避免局部浓度过高导致的局部沉积，能够有效解决电极与隔膜界面之间电解液分布不均匀的现象，且高分子膜缓冲层还能够减小界面阻抗，从而有利于电化学稳定性的提升。另外，纤维素膜和高分子膜缓冲层均可以实现较薄的厚度，有利于电池能量密度的提升。综上，采用本申请的方法制得的复合隔膜可以实现较薄的厚度，且浸润性良好，能有效抑制枝晶，从而有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。
[0018]另外，根据本专利技术上述实施例的制备上述水系电池复合隔膜的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0019]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述水溶性聚合物溶液中，所述水溶性聚合物的质量分数为1～25％。由此，有利于水系电池能量密度和电化学稳定性的提升。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述水溶性聚合物包括PAM、CMC、HPMC、PVA、PEG、PAA和PAAS中的至少之一。由此，有利于水系电池电化学稳定性的提升。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)进一步包括：将所述高分子膜缓冲层层叠在纤维素膜的一侧或双侧表面上，以便得到水系电池复合隔膜。由此，有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述层叠方式为压合。由此，有利于水系电池能量密度、电化学稳定性以及安全性的提升。
[0023]在本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了一种水系电池。根据本专利技术的实施例，所述电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述隔膜包括上述的复合隔膜或者采用上述的方法制得的复合隔膜，并且所述复合隔膜上靠近所述正极的一侧至少设有高分子膜缓冲层。由此，该水系电池具有较高的能量密度、电化学稳定性和安全性。
[0024]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0026]图1是根据本专利技术的一个实施例的水系电池复合隔膜的结构示意图；
[0027]图2是根据本专利技术的再一个实施例的水系电池复合隔膜的结构示意图；
[0028]图3是根据本专利技术的一个实施例的制备上述水系电池复合隔膜的方法流程示意图；
[0029]图4是实施例1和对比例1组装的电池的循环性能对比图。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水系电池复合隔膜，其特征在于，包括：纤维素膜和高分子膜缓冲层，所述高分子膜缓冲层设在所述纤维素膜上。2.根据权利要求1所述的水系电池复合隔膜，其特征在于，所述高分子膜缓冲层位于所述纤维素膜的一侧或双侧表面上。3.根据权利要求1或2所述的水系电池复合隔膜，其特征在于，所述高分子膜缓冲层的厚度为5～500μm。4.根据权利要求1或2所述的水系电池复合隔膜，其特征在于，所述高分子膜缓冲层包括PAM、CMC、HPMC、PVA、PEG、PAA和PAAS中的至少之一。5.根据权利要求4所述的水系电池复合隔膜，其特征在于，所述纤维素膜的厚度为5～500μm。6.根据权利要求1或5所述的水系电池复合隔膜，其特征在于，所述纤维素膜的孔隙直径为1～10nm。7.一种制备权利要求1～6中任一项所述的水系电池复合隔膜的方法，其特征在于，包括：(1)将水溶性聚合物与水混合，以便得到水溶性聚合物溶液；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李享，罗小松，陈璞，
申请(专利权)人：陈璞，
类型：发明
国别省市：