一种复合隔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合隔膜及其制备方法和应用。复合隔膜包括基膜，混合涂层，形成于基膜的至少一侧，混合涂层为陶瓷

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电池材料
，具体涉及一种复合隔膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]动力电池发展状况决定了新能源汽车的未来，而动力电池能量密度的提升很大程度上决定了动力电池发展的进程。新能源汽车产业出于续航里程的考虑，对高能量密度的电池进入到实际应用阶段的需求越来越迫切。而随着动力电池对长续航以及高能量密度的要求越来越高，安全性能也是动力电池性能中重要一环，隔膜的主要作用是保证正极片与负极片间的有效隔离，并具有一定的机械强度。
[0003]为了提高电芯的能量密度，电芯的长度不断增加(＞300mm)，因此需要利用涂胶隔膜来提高与电极片的粘结性能，从而避免正负极片错位。然而，涂胶隔膜中涂胶层对提高聚烯烃隔膜的热稳定性有限，主要采用在基膜表面涂覆一层或两层厚度为1
‑
4μm的耐热陶瓷层，一般涂覆一层厚度为2μm的陶瓷层，陶瓷涂覆后的隔膜的透气度值增加为5
‑
25sec/100mL，涂覆一层厚度为2μm的涂胶层，隔膜的透气度值一般增加为0
‑
10sec/100mL，因此涂胶隔膜的透气度增加比较明显，并且隔膜的面电阻明显增大，所制备得到的电芯内阻偏大，另外涂胶隔膜在粘接时，热压工艺中容易出现隔膜粘接后厚度不一致的情况，此时部分区域容易产生锂离子沉积，不可避免地会生成锂枝晶，这种锂枝晶会不断生长甚至可能会刺穿电池隔膜从而引发热失控等安全隐患。
[0004]因此，在本领域中，期望开发一种复合隔膜，其不仅具有良好的粘结性能、离子导通性能、耐热性能，另外能够抑制锂枝晶的生成，同时制备方法简单，能够提高锂金属二次电池的安全性能和电化学性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和应用。本专利技术提供的复合隔膜由于在隔膜表面涂覆了陶瓷
‑
MXenes混合涂层，其具有高电导率、高比表面积以及良好的导热能力，能够引导锂离子水平沉积，抑制锂枝晶生长，从而避免锂枝晶生成刺穿隔膜的风险，并且可以明显降低隔膜的面电阻，提高隔膜的锂离子通过性能，而且能够提高复合隔膜横向导热速度，进一步提高复合隔膜的安全性能。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种复合隔膜，包括：
[0008]基膜，
[0009]混合涂层，形成于所述基膜的至少一侧，所述混合涂层为陶瓷
‑
MXenes混合涂层。其中，陶瓷
‑
MXenes混合涂层是指陶瓷和MXenes材料混合后涂覆在基膜上形成的涂层。
[0010]本专利技术提供的复合隔膜中的陶瓷
‑
MXenes混合涂层具有高电导率、高比表面积以及良好的导热能力，能够引导锂离子水平沉积，抑制锂枝晶生长，从而避免锂枝晶生成刺穿隔膜的风险，并且能够明显降低隔膜的面电阻，提高隔膜锂离子通过性能，而且能够提高隔
膜横向导热速度，进一步提高隔膜的耐热稳定性。
[0011]优选地，所述混合涂层的浆料按重量份包括以下组分：陶瓷颗粒5
‑
50份和MXenes材料1
‑
15份，优选为陶瓷颗粒10
‑
45份和MXenes材料1
‑
10份，其中，混合涂层中MXenes材料占陶瓷颗粒和MXenes材料的重量比为1.96％～75％，优选为2.17％～69％。
[0012]优选地，所述混合涂层的浆料按重量份还包括：第一溶剂10
‑
70份、第一粘结剂1
‑
20份、第一分散剂0.1
‑
5份和第一表面活性剂0.1
‑
2份，优选为所述混合涂层的浆料按重量份还包括：第一溶剂20
‑
65份、第一粘结剂5
‑
20份、第一分散剂0.1
‑
3份和第一表面活性剂0.1
‑
1份。
[0013]优选地，所述混合涂层的浆料的固含量为10
‑
60％。
[0014]优选地，所述混合涂层的单面厚度为1～4μm。
[0015]优选地，所述基膜的厚度为5～15μm。
[0016]优选地，所述陶瓷颗粒包括氧化铝和/或勃姆石。
[0017]优选地，所述MXenes材料包括Ti3C2O2、Ti3C2、Ti3C2F2、Ti4C3或V2C中的至少一种，优选为Ti3C2O2、Ti3C2或Ti3C2F2中的至少一种。
[0018]优选地，所述MXenes材料的片层厚度为5
‑
100nm。
[0019]优选地，所述MXenes材料的长度和/或宽度为100
‑
5000nm。
[0020]优选地，所述第一粘结剂包括丙烯腈和丙烯酸酯共聚物、丙烯腈和丙烯酸共聚物、改性丙烯酸酯、丁苯橡胶、改性丁苯橡胶或羧甲基纤维素中的至少一种，优选为丙烯腈和丙烯酸酯共聚物、丙烯腈和丙烯酸共聚物或改性丙烯酸酯中的至少一种。
[0021]优选地，所述第一粘结剂的平均粒径为50nm
‑
1000nm。
[0022]优选地，所述复合隔膜还包括：
[0023]粘结剂涂层，形成于所述基膜和/或所述混合涂层的至少一侧。
[0024]所述粘结剂涂层起到粘结电极极片的作用，提高复合隔膜与电极片的粘合力，从而避免正负极片错位。
[0025]优选地，所述粘结剂涂层的浆料按重量份包括以下组分：氟化聚烯烃和第二粘结剂的总占比1
‑
40份，优选为氟化聚烯烃和第二粘结剂的总占比2
‑
35份；
[0026]优选地，所述粘结剂涂层的浆料按重量份还包括以下组分：第二溶剂10
‑
95份、第二分散剂0.1
‑
5份和第二表面活性剂0.1
‑
2份，优选为第二溶剂20
‑
65份、第二分散剂0.1
‑
4份和第二表面活性剂0.1
‑
1份。
[0027]优选地，所述粘结剂涂层的浆料的固含量为1
‑
40％，优选为2
‑
35％。
[0028]优选地，所述粘结剂涂层的单面厚度为1～4μm。
[0029]优选地，所述粘结剂涂层的浆料中氟化聚烯烃与第二粘结剂的质量比为(1
‑
100):(1
‑
100)，优选为(20
‑
80):(80
‑
20)。
[0030]优选地，所述氟化聚烯烃包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
三氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
四氟乙烯或聚偏氟乙烯
‑
六氟乙烯中的至少一种。
[0031]优选地，所述第二粘结剂包括丙烯腈和丙烯酸酯共聚物、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，包括：基膜，混合涂层，形成于所述基膜的至少一侧，所述混合涂层为陶瓷
‑
MXenes混合涂层。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述混合涂层的浆料按重量份包括以下组分：陶瓷颗粒5
‑
50份和MXenes材料1
‑
15份，优选为陶瓷颗粒10
‑
45份和MXenes材料1
‑
10份；优选地，所述混合涂层的浆料按重量份还包括：第一溶剂10
‑
70份、第一粘结剂1
‑
20份、第一分散剂0.1
‑
5份和第一表面活性剂0.1
‑
2份，优选为第一溶剂20
‑
65份、第一粘结剂5
‑
20份、第一分散剂0.1
‑
3份和第一表面活性剂0.1
‑
1份；优选地，所述混合涂层的浆料的固含量为10
‑
60％；优选地，所述混合涂层的单面厚度为1～4μm；优选地，所述基膜的厚度为5～15μm。3.根据权利要求2所述的复合隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒包括氧化铝和/或勃姆石；优选地，所述MXenes材料包括Ti3C2O2、Ti3C2、Ti3C2F2、Ti4C3或V2C中的至少一种，优选为Ti3C2O2、Ti3C2或Ti3C2F2中的至少一种；优选地，所述MXenes材料的片层厚度为5
‑
100nm；优选地，所述MXenes材料的长度和/或宽度为100
‑
5000nm；优选地，所述第一粘结剂包括丙烯腈和丙烯酸酯共聚物、丙烯腈和丙烯酸共聚物、改性丙烯酸酯、丁苯橡胶、改性丁苯橡胶或羧甲基纤维素中的至少一种，优选为丙烯腈和丙烯酸酯共聚物、丙烯腈和丙烯酸共聚物或改性丙烯酸酯中的至少一种；优选地，所述第一粘结剂的平均粒径为50nm
‑
1000nm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜还包括：粘结剂涂层，形成于所述基膜和/或所述混合涂层的至少一侧。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕飞，李瑞，张敏，申津婧，高秀玲，马华，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：