一种隔膜、包含该隔膜的电化学装置及电子装置制造方法及图纸

本申请提供了一种隔膜、包含该隔膜的电化学装置及电子装置，隔膜包括多孔基材和设置在多孔基材至少一个表面的多孔涂层，多孔涂层包括聚合物，隔膜的厚度协方差为0.01至0.02。本申请提供的隔膜具有良好的厚度一致性，从而有利于改善电化学装置的封装性能，得到的电子装置具有较长的使用寿命和良好的使用性能。置具有较长的使用寿命和良好的使用性能。置具有较长的使用寿命和良好的使用性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种隔膜、包含该隔膜的电化学装置及电子装置


[0001]本申请涉及电化学
，具体涉及一种隔膜、包含该隔膜的电化学装置及电子装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性好等优点，现已作为电源广泛应用于相机、手机、无人机、笔记本电脑和智能手表等电子产品。
[0003]随着锂离子电池的使用范围不断扩大，市场对锂离子电池提出了更高的要求。隔膜作为锂离子电池中的重要部件之一，会直接影响锂离子电池的性能。用于轻型动力的电池中的隔膜表面的涂层目前多采用喷涂法制备，但得到的隔膜厚度一致性较差，从而影响锂离子电池的封装性能。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种隔膜、包含该隔膜的电化学装置及电子装置，以改善电化学装置中隔膜的厚度一致性，进而改善电化学装置的封装性能。
[0005]需要说明的是，在本申请的
技术实现思路
中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
[0006]本申请的第一方面提供了一种隔膜，隔膜包括多孔基材和设置在多孔基材至少一个表面的多孔涂层，多孔涂层包括聚合物，隔膜的厚度协方差(COV)为0.01至0.02。具体地，多孔基材的一个表面上设置有多孔涂层，或者多孔基材的两个表面上均设置有多孔涂层，其中，多孔基材的表面是指沿自身厚度方向相对的两个表面。可以理解的是，多孔涂层可以设置在多孔基材表面的全部区域或部分区域，只要能实现本申请的目的即可。本申请得到的隔膜的厚度COV在上述范围内，例如，隔膜的厚度COV可以为0.01、0.012、0.014、0.016、0.018、0.02或为其间的任意范围，说明隔膜具有良好的厚度一致性，从而有利于改善电化学装置的封装性能，例如，对于含有多极耳的电化学装置，能够提高电化学装置的卷绕优率。在本申请中，上述极耳和卷绕优率均为本领域公知的极耳和卷绕优率，上述厚度COV为现有技术中公知的厚度COV。可以理解的是，多孔基材(孔径10nm至80nm)和多孔涂层(polymer涂层)均具有孔结构。
[0007]目前聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物(PVDF
‑
HFP)被广泛应用于隔膜的涂层中，其中在没有陶瓷涂层的情况下，PVDF
‑
HFP中的六氟丙烯(HFP)的质量百分含量通常大于50％。为了提升电化学装置的动力学性能，通常会在电解液中加入碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)，但是在高温(例如温度大于或等于80℃)下，EMC和DMC会溶解PVDF
‑
HFP，使得隔膜产生凝胶现象，从而影响电化学装置的封装性能。另外，PVDF
‑
HFP价格较高，也导致隔膜的成本增加。基于上述问题，本申请在改善隔膜厚度一致性的同时，进一步对多孔涂层中的聚合物进行选择，从而改善隔膜的凝胶现象。上述陶瓷涂层是指本领域已知的陶瓷涂层，本申请对此不作限定。
[0008]在本申请的一种实施方案中，基于多孔涂层的质量，聚合物的质量百分含量为76.5％至92.5％，聚合物在测试电解液中的溶胀度为40％至170％，测试电解液由有机溶剂和六氟磷酸锂组成，有机溶剂为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和DMC按照质量比为7:2:1混合得到，六氟磷酸锂的浓度为1mol/L。聚合物在测试电解液中的溶胀度在上述范围内可以改善隔膜的凝胶现象。具体地，当聚合物的质量百分含量过低(例如低于76.5％)或聚合物在测试电解液中的溶胀度过小(例如小于40％)时，会影响多孔基材和多孔涂层之间的粘结性，例如粘结力和/或粘结面积等。当聚合物的质量百分含量过高(例如高于92.5％)或聚合物在测试电解液中的溶胀度过大(例如大于170％)时，聚合物容易堵塞多孔基材的孔结构而影响锂离子的传输，甚至导致电化学装置出现析锂和黑斑现象。通过调控聚合物的质量百分含量和溶胀度在上述范围内，例如，聚合物的质量百分含量可以为76.5％、78％、80％、82％、84％、85％、86％、88％、90％、92％、92.5％或为其间的任意范围，聚合物在测试电解液中的溶胀度可以为40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％或为其间的任意范围，多孔基材和多孔涂层之间的粘结性得以保障，隔膜的凝胶现象也得以改善，从而有利于改善电化学装置的封装性能，也不会影响电化学装置中锂离子的传输性能。在本申请中，上述溶胀度为本领域公知的溶胀度。
[0009]在本申请的一种实施方案中，聚合物包括聚丙烯酰胺、单体碳原子数为19至35的聚烯烃、聚偏氟乙烯、HFP的质量百分含量小于5％的PVDF
‑
HFP、以下化合物形成的均聚物或由以下任意两种化合物形成的共聚物中的至少一种：苯乙烯、丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯异丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸甲基乙烯酯、丙烯酸异戊酯。优选地，聚合物包括聚偏氟乙烯、HFP的质量百分含量小于5％的PVDF
‑
HFP或苯乙烯与以下化合物中的一种形成的共聚物中的至少一种：丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯异丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸甲基乙烯酯、丙烯酸异戊酯。
[0010]上述聚合物具有良好的热稳定性和耐电解液性能，其所具有的交联结构使其在多孔涂层中呈无规则分布，且粘结力较高，使得多孔基材和多孔涂层之间的粘结性得以保障，隔膜的凝胶现象也得以改善，进而改善电化学装置的封装性能。另外，包含上述聚合物的隔膜，其与正极和负极之间也具有良好的粘结性，能够抑制负极膨胀带来的变形问题，进而改善电化学装置的结构稳定性。尤其对于含羧基或羟基等极性官能团的聚合物，其能够改善电解液的亲和性以充分浸润隔膜，以及改善隔膜与正极、隔膜与负极之间的粘结性，在改善隔膜凝胶现象的基础上，更有利于改善电化学装置的结构稳定性。此外，上述聚合物价格较低，有利于控制隔膜的成本。
[0011]在本申请的一种实施方案中，聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为40℃至65℃。当聚合物的Tg过低时(例如低于40℃)，在隔膜后处理(例如烘干处理)过程中，容易使多孔基材和多孔涂层之间发生粘连而堵塞多孔基材和多孔涂层的孔结构，影响锂离子的传输而导致电化学装置产生析锂现象。当聚合物的Tg过高时(例如高于65℃)，会影响多孔基材和多孔涂层之间的粘结性，使得电化学装置因粘结性不足而存在变形的风险。通过调控聚合物的
Tg在上述范围内，例如，聚合物的Tg可以为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或为其间的任意范围，在改善隔膜的厚度一致性和凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种隔膜，其包括多孔基材和设置在所述多孔基材至少一个表面的多孔涂层，所述多孔涂层包括聚合物，所述隔膜的厚度协方差为0.01至0.02。2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，基于所述多孔涂层的质量，所述聚合物的质量百分含量为76.5％至92.5％，所述聚合物在测试电解液中的溶胀度为40％至170％，所述测试电解液由有机溶剂和六氟磷酸锂组成，所述有机溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二甲酯按照质量比为7:2:1混合得到，所述六氟磷酸锂的浓度为1mol/L。3.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述聚合物包括聚丙烯酰胺、单体碳原子数为19至35的聚烯烃、聚偏氟乙烯、六氟丙烯的质量百分含量小于5％的聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物、以下化合物形成的均聚物或由以下任意两种化合物形成的共聚物中的至少一种：苯乙烯、丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯异丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸甲基乙烯酯、丙烯酸异戊酯。4.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述聚合物包括聚偏氟乙烯、六氟丙烯的质量百分含量小于5％的聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物或苯乙烯与以下化合物中的一种的共聚物中的至少一种：丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯异丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环氧甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸甲基乙烯酯、丙烯酸异戊酯。5.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述聚合物的玻璃化转变温度为40℃至65℃。6.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述聚合物的Dv50为5μm至10μm。7.根据权利要求1所述的隔膜，其中，在85℃下，所述聚合物在测试电解液中浸泡2h后，所述测试电解液的粘度小于或等于10000mPa
·
s，所述测试电解液由有机溶剂和六氟磷酸锂组成，所述有机溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二甲酯按照质量比为7:2:1混合得到，所述六氟磷酸锂的浓度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文武，冯波，魏增斌，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：