本申请公开了一种聚芳醚砜复合隔膜及其制备方法和电化学装置及用电装置。聚芳醚砜复合隔膜包括基膜，和设置于基膜至少一侧的复合涂层，复合涂层包含聚芳醚砜、粘结剂和碱金属离子化合物。本申请实施例的聚芳醚砜复合隔膜，通过在基膜的至少一侧设置包含聚芳醚砜、粘结剂和含锂化合物的复合涂层，能够利用聚芳醚砜的耐热性提高聚烯烃隔膜的热尺寸稳定性，并利用其具有的非晶态结构和电解液形成凝胶态，提高聚芳醚砜复合隔膜与电解液的亲和性；利用碱金属离子化合物提高复合涂层的阳离子传输能力，进而提高离子迁移数和离子电导率。进而提高离子迁移数和离子电导率。进而提高离子迁移数和离子电导率。
【技术实现步骤摘要】
聚芳醚砜复合隔膜及其制备方法和电化学装置及用电装置
[0001]本申请属于电池
，尤其涉及一种聚芳醚砜复合隔膜及其制备方法和电化学装置及用电装置。
技术介绍
[0002]随着新能源汽车的快速发展，以锂电池为例，高能量密度的动力锂电池已经成为行业关键技术。电池的安全性和续航能力成为亟需改进的方向，近些年许多报道分别从正极、负极、隔膜和电解液各个方面采取措施进行改善。固态电解质一度被认为是解决液体电解质燃烧问题的有效手段，然而目前看来，固态电解质仍然存在以下问题：合成成本高、离子电导率低，其电池组装工艺与目前锂电池的适配性低。综合考虑现有的锂电池工艺，主流的半固态电池原则是精炼减少使用液态电解质，充分利用目前的隔膜体系和极片加工过程。
[0003]传统聚烯烃隔膜虽然具有成本低和优异的机械强度等优点，然而其热稳定性和电解液亲和性不足，很难直接应用在动力锂电池中，因此借助耐热性涂覆层来改善这些性能已成为主流趋势。目前商业化的涂覆材料由氧化铝、勃姆石、PVDF、芳纶等，但其锂离子传输的效果提升不佳。
技术实现思路
[0004]本申请实施例提供一种聚芳醚砜复合隔膜，通过在基膜表面设置含有聚芳醚砜的复合涂层，能够提高聚烯烃隔膜的热尺寸稳定性和与电解液的亲和性，促进锂离子的传输。
[0005]第一方面，本申请提供一种聚芳醚砜复合隔膜，包括：
[0006]基膜，
[0007]设置于基膜至少一侧的复合涂层，复合涂层包含聚芳醚砜、粘结剂和碱金属离子化合物。
[0008]在本申请一实施例中，基膜为选自聚乙烯的均聚物或共聚物、聚丙烯的均聚物或共聚物或其组合形成的聚烯烃膜。
[0009]在本申请一实施例中，聚芳醚砜包含如下式(1)的结构单元：
[0010][0011]聚芳醚砜的数均摩尔质量为3000g/mol～8000g/mol。
[0012]在本申请一实施例中，碱金属离子化合物为选自
‑
COOX、
‑
OX或其组合的碱金属离子有机化合物，其中，X选自Li
+
、Na
+
、K
+
。
[0013]在本申请一实施例中，粘结剂选自乙酸纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、羧甲基纤维素、壳聚糖、苯丙胶乳、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺或其组合。
[0014]在本申请一实施例中，复合涂层具有多孔结构。
[0015]在本申请一实施例中，复合涂层还包括用于形成多孔结构的辅助剂。
[0016]在本申请一实施例中，辅助剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氯化镁、氯化钠、氯化锂或其组合。
[0017]在本申请一实施例中，氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙或其组合的平均粒径为20纳米～500纳米，优选为20纳米～200纳米。
[0018]在本申请一实施例中，氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙或其组合在复合涂层中的质量百分比为10％～80％。
[0019]在本申请一实施例中，复合涂层的厚度为1微米～5微米。
[0020]在本申请一实施例中，复合涂层的孔隙率为30％～80％，优选的，复合涂层的孔隙率为30％～60％。
[0021]在本申请一实施例中，聚芳醚砜复合隔膜的拉伸强度为110MPa～300MPa。
[0022]在本申请一实施例中，聚芳醚砜复合隔膜的持液率为200％～350％。
[0023]在本申请一实施例中，复合涂层包括：
[0024]100重量份的聚芳醚砜；
[0025]以100重量份聚芳醚砜为基准的粘结剂，8重量份～450重量份；
[0026]以100重量份聚芳醚砜为基准的辅助剂，3.33重量份～800重量份；
[0027]以100重量份聚芳醚砜为基准的碱金属离子化合物，0.33重量份～300重量份。
[0028]第二方面，本申请提供一种聚芳醚砜复合隔膜的制备方法，包括：
[0029]制备6.25重量份～75重量份的聚芳醚砜在100重量份溶剂中的均相涂层溶液；
[0030]可选的，向均相涂层溶液中加入1.25重量份～100重量份辅助剂分散均匀；
[0031]向均相辅助溶液中加入1.25重量份～62.5重量份粘结剂，得到含有粘结剂的混合浆料；
[0032]将混合浆料均匀地涂覆到基膜上，得到含有湿涂层的隔膜；
[0033]将含有湿涂层的隔膜通过碱金属离子刻蚀液处理，经水洗、烘干得到聚芳醚砜复合隔膜。
[0034]在本申请实施例聚芳醚砜复合隔膜的制备方法中，其他组分的重量份数是以溶剂的重量份数为基准进行计算得到的。
[0035]在本申请一实施例中，溶剂选自DMF、DMSO、DMAC、NMP或其组合。
[0036]在本申请一实施例中，将混合浆料均匀的涂覆到基膜上包括在涂覆前不停地对混合浆料进行搅拌，以使辅助剂和粘结剂均匀分散。
[0037]在本申请一实施例中，碱金属离子刻蚀液选自氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂或其相同碱金属离子组合的水溶液，其浓度为0.1mol/L～1mol/L。
[0038]在本申请一实施例中，碱金属离子刻蚀液为氢氧化锂溶液，其浓度为0.1mol/L～1mol/L，优选为0.5mol/L～0.8mol/L。
[0039]在本申请一实施例中，碱金属离子刻蚀液为碳酸锂，其浓度为0.3mol/L～1mol/L，优选为0.45mol/L～0.8mol/L。
[0040]在本申请一实施例中，将含有湿涂层的隔膜通过碱金属离子刻蚀液处理包括将含有湿涂层的隔膜浸泡在碱金属离子蚀刻液中，浸泡时间为20秒～60分钟。
[0041]第三方面，本申请提供了一种电化学装置，电化学装置包括上述的聚芳醚砜复合
隔膜。
[0042]第四方面，本申请提供了一种用电装置，包括上述的电化学装置。
[0043]本申请实施例的聚芳醚砜复合隔膜，通过在基膜的至少一个侧面设置包含聚芳醚砜、粘结剂和碱金属离子化合物的复合涂层，能够利用聚芳醚砜的耐热性提高聚烯烃隔膜的热尺寸稳定性，并利用其具有的非晶态结构和电解液形成凝胶态，提高聚芳醚砜复合隔膜与电解液的亲和性；利用碱金属离子化合物提高复合涂层的离子传输能力，进而提高离子迁移数和离子电导率。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1是本申请一个实施例提供的聚芳醚砜复合隔膜的制备方法的流程示意图；
[0046]图2中(1)是本申请对比例1提供的聚乙烯隔膜的微观形貌图；
[0047]图2中(2)是本申请实施例1提供的聚芳醚砜复合隔膜的微观形貌图；
[0048]图2中(3)是本申请实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，包括：基膜，设置于所述基膜至少一侧的复合涂层，所述复合涂层包含聚芳醚砜、粘结剂和碱金属离子化合物。2.根据权利要求1所述的聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，所述聚芳醚砜包含如下式(1)的结构单元：所述聚芳醚砜的数均摩尔质量为3000g/mol～8000g/mol。3.根据权利要求1所述的聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，所述复合涂层具有多孔结构。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，所述基膜为选自聚乙烯的均聚物或共聚物、聚丙烯的均聚物或共聚物或其组合形成的聚烯烃膜；和/或所述碱金属离子化合物为选自含
‑
COOX、
‑
OX或其组合的碱金属离子有机化合物，其中，X选自Li
+
、Na
+
、K
+
；和/或所述粘结剂选自乙酸纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、羧甲基纤维素、壳聚糖、苯丙胶乳、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺或其组合。5.根据权利要求4所述的聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，所述复合涂层还包括用于形成多孔结构的辅助剂，所述辅助剂选自聚乙烯吡咯烷酮、氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氯化镁、氯化钠、氯化锂或其组合。6.根据权利要求5所述的聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，所述氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙或其组合的平均粒径为20纳米～500纳米；可选的，所述氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙或其组合的平均粒径为20纳米～200纳米；可选的，所述氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化钙或其组合占复合涂层中的质量百分比为10％～80％。7.根据权利要求4所述的聚芳醚砜复合隔膜，其特征在于，所述复合涂层的厚度为1微米～5微米；和/或所述复合涂层的孔隙率为30％～80％；可选的，所述复合涂层...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛雷，刘杲珺，白耀宗，高飞飞，马平川，颜廷国，李雅迪，
申请(专利权)人：中材锂膜有限公司，
类型：发明
国别省市：
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