一种复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备技术

本申请公开了一种复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备，其中复合隔膜包括有机聚合物层和基膜，所述有机聚合物层设置在所述基膜两侧；所述有机聚合物层包括有机聚合物，所述有机聚合物含有氰基(

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备


[0001]本申请涉及二次电池
，具体涉及的是一种复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备。

技术介绍

[0002]二次电池，特别是锂二次电池具有高理论比能量的特性，被广泛应用于各种储能系统中。随着电动汽车行业的兴起，带动锂二次电池研究往快充快放、高安全性能的方向发展。
[0003]隔膜作为锂二次电池的重要组成部分之一，能够保障锂离子电池在各种条件下循环的安全性以及离子传输性能。因此，在快充快放体系的锂离子电池开发过程中，隔膜的安全性能和隔膜的导离子性能是重点关注的特性。目前的隔膜闭孔温度偏高，闭孔
‑
破膜区间窄，隔膜熔融闭孔后阻隔离子通过时间短，一旦电池持续升温，闭孔效应尚未阻断电池热失控，隔膜即因到达破膜温度破裂皱缩，导致正负极直接接触，引发下一阶段严重热失控，且隔膜的离子导通性能较差，影响锂离子传输速率，从而影响电池电化学性能的发挥。
[0004]因此有必要提供一种隔膜改善上述问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备，旨在解决现有隔膜热稳定性低、抵御热失控能力差以及导离子性能差的问题。
[0006]本申请首先提供了一种复合隔膜，所述复合隔膜包括有机聚合物层和基膜，所述有机聚合物层设置在所述基膜两侧；
[0007]所述有机聚合物层包括有机聚合物，所述有机聚合物含有氰基(
‑
CN)、羧基(
‑
COOH)、酯基(r/>‑
COO
‑
)和醚键(R
‑
O
‑
R
’
)中的至少一种官能团；
[0008]所述复合隔膜对电解液的浸润角为12～25
°
，所述复合隔膜的浸润速度为6～9mm/min。
[0009]上述的复合隔膜中，所述有机聚合物包括聚(丁酸乙烯酯
‑
丙烯腈)共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚(丙烯腈
‑
丁酸乙烯酯
‑
乙酸乙烯酯)共聚物、聚乙酯乙烯醚或聚(丙烯腈
‑
乙酯乙烯醚)共聚物中的至少一种。
[0010]上述的复合隔膜中，所述有机聚合物层在所述基膜一侧的厚度为1～6μm；
[0011]所述基膜的厚度为9～16μm；
[0012]所述基膜的孔隙率为30～36％。
[0013]上述的复合隔膜中，所述有机聚合物的平均分子量为6000～30万。
[0014]进一步地，所述氰基(
‑
CN)选自丙烯腈、甲基丙烯腈，所述羧基(
‑
COOH)选自丁烯酸、顺丁烯二酸，所述醚键(R
‑
O
‑
R
’
)选自甲基乙烯基醚、乙酯乙烯醚。
[0015]进一步地，所述有机聚合物的粒径在1.2～2.5μm范围内。
[0016]进一步地，所述复合隔膜在温度为100℃，加热1h条件下横向、纵向热收缩≤2％。
[0017]本申请还提供了上述复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)制备有机聚合物；
[0019](2)将所述有机聚合物、粘接剂和有机溶剂混合，得到有机聚合物乳液；
[0020](3)将所述有机聚合物乳液涂覆在基膜表面，得到所述复合隔膜。
[0021]上述的制备方法中，所述制备有机聚合物的步骤包括：
[0022]将乳化剂、有机聚合物单体和引发剂混合后引发聚合反应，得到第一混合溶液；
[0023]向所述第一混合溶液中加入破乳剂，制备得到所述有机聚合物。
[0024]进一步的，所述将乳化剂、有机聚合物单体和引发剂混合后引发聚合反应，得到第一混合溶液的步骤包括：
[0025]取所述乳化剂进行加热和搅拌；
[0026]在惰性氛围下，向所述乳化剂中加入所述有机聚合物单体，并混合均匀，得到混合液；
[0027]将所述引发剂加入所述混合液中，以使所述聚合物单体发生聚合反应，制备得到所述第一混合溶液；
[0028]其中所述乳化剂、有机聚合物单体和引发剂的质量比为(25～35):(35～45):(25～35)。
[0029]上述的制备方法中，所述有机聚合物单体包括丙烯腈、甲基丙烯腈、丁烯酸、顺丁烯二酸、甲基丙烯酸甲酯、正丁酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、甲基乙烯基醚和乙酯乙烯醚中的至少一种。
[0030]上述的制备方法，其步骤(2)中，以所述有机聚合物乳液的总质量计，所述有机聚合物的质量百分含量为5～20％，所述粘接剂的质量百分含量为1～2％，余量为有机溶剂。
[0031]上述的制备方法，步骤(2)中，所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、无水乙醇、N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种；
[0032]所述粘结剂为聚六氟乙烯。
[0033]所述混合后进行加热，加热的温度为60～100℃，加热的时间为0.5～3h。
[0034]进一步地，将所述有机聚合物乳液涂覆在基膜表面的步骤之后，进行干燥处理，以蒸干所述有机溶剂，获得复合隔膜，其中所述干燥的温度为50～100℃，在该温度下可从涂层材料中完全去除有机溶剂，消除溶剂残留对复合隔膜的影响，提高成品复合隔膜的耐热、机械性能。
[0035]上述复合隔膜在制备二次电池中的应用也属于本申请的保护范围。
[0036]本申请还提供了一种二次电池，包括正极、负极以及上述复合隔膜。进一步的，所述二次电池为锂离子二次电池。
[0037]本申请还提供一种用电设备，该用电设备包括上述二次电池，其中所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。
[0038]本申请的复合隔膜，由于其有机聚合物层具有氰基(
‑
CN)、羧基(
‑
COOH)、酯基(
‑
COO
‑
)和醚键(R
‑
O
‑
R
’
)，因此其一方面可以提高对电解液的浸润性能，从而提高离锂离子的传导速率，进而提高锂离子电池的充放电性能，另一方面，在电池温度上升过程中，基膜层到达闭孔温度熔化闭孔、坍缩阻隔孔道，阻断电池内部离子传输，有机聚合物层在基膜闭孔过程中保持结构稳定，提供高的隔膜破膜温度，在很高的温度下隔膜也不发生破裂、皱缩，
使得隔膜整体具有更宽的闭孔
‑
破膜区间，能够有效提高电池抵御热失控的能力，提高电池使用的安全性能。
附图说明
[0039]图1为实施例1与对比例1中制备得到的隔膜的圆片热收缩性能柱状分布图。
具体实施方式
[0040]如
技术介绍
所述，目前商业化的隔膜为聚烯烃隔膜、PE(聚乙烯)和PP(聚丙烯)以及PE/PP复合隔膜。然而聚烯烃隔膜对离子的传导速率差，严重影响电池性能发挥，且闭孔温度偏高，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括有机聚合物层和基膜，所述有机聚合物层设置在所述基膜两侧；所述有机聚合物层包括有机聚合物，所述有机聚合物含有氰基(
‑
CN)、羧基(
‑
COOH)、酯基(
‑
COO
‑
)和醚键(R
‑
O
‑
R
’
)中的至少一种官能团；所述复合隔膜对电解液的浸润角为12～25
°
，浸润速度为6～9mm/min。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述有机聚合物包括聚(丁酸乙烯酯
‑
丙烯腈)共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚(丙烯腈
‑
丁酸乙烯酯
‑
乙酸乙烯酯)共聚物、聚乙酯乙烯醚或聚(丙烯腈
‑
乙酯乙烯醚)共聚物中的至少一种。3.根据权利要求2所述的复合隔膜，其特征在于，所述有机聚合物层在所述基膜一侧的厚度为1～6μm；所述基膜的厚度为9～16μm；所述基膜的孔隙率为30～36％。4.根据权利要求1
‑
3中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢亦铿，黎娇，陈守敏，程忠，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：