一种隔膜、二次电池和用电设备制造技术

本发明专利技术提供了一种隔膜，所述隔膜包括基膜，所述基膜包括纳米纤维素，所述隔膜自初始温度T0，以5～10℃/min的升温速率，加热升温至T1，所述隔膜的孔隙率P满足：(P0

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜、二次电池和用电设备


[0001]本专利技术涉及电池
，更具体地，涉及一种隔膜、包括该隔膜的二次电池和用电设备。

技术介绍

[0002]隔膜是电池中重要的部件之一，具有隔绝正负极，允许离子通过的功能，因此，电池隔膜的性能在一定程度上决定了电池的安全性能。
[0003]现在，目前，聚烯烃干法膜和湿法膜是市场上应用最广泛的锂离子电池隔膜，其在制造工艺及成本上有绝对的优势。然而，对更高能量密度和安全性的不断增长的需求限制了聚烯烃基隔膜在先进锂离子电池中的应用。这是因为一方面，聚烯烃的疏水性质导致其与碳酸盐电解质的亲和力低。另一方面，聚烯烃膜(如PP、PE)由于熔点和玻璃化温度较低，受热时发生剧烈收缩，容易造成正负极接触短路而造成安全事故。同时，大孔聚烯烃骨架不能保证锂离子均匀沉积在阳极表面，导致树枝状锂不可控增长。
[0004]目前商业化的陶瓷隔膜依然存在耐热性能差的问题，隔膜在相对较高的温度下收缩比较严重，不能有效提升电芯安全性能。此外，对卷绕后的电芯进行烘烤除去水分是电芯制作过程中常见的一道工序，较大的热收缩也会影响到电芯生产的一致性。因此，具有较高耐热性能的隔膜对电池性能至关重要。
[0005]因此，有必要提供一种具有较高热稳定性的隔膜。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中电池隔膜耐热性较差的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有较高的热稳定性的隔膜。
[0007]根据本申请的第一个方面，提供了一种隔膜，所述隔膜包括基膜，所述基膜包括纳米纤维素，所述隔膜自初始温度T0，以5～10℃/min的升温速率，加热升温至T1，所述隔膜的孔隙率P满足：(P0
‑
P1)/P0≤5％；其中，30℃≤T1
‑
T0≤60℃，80℃≤T0≤100℃，P0为所述隔膜在T0时的孔隙率，所述P1为所述隔膜在T1时的孔隙率。
[0008]可选地，所述隔膜具有若干通孔结构，且所述通孔结构分布满足：孔径在40～60nm的所述通孔占40～70％，孔径小于40nm的所述通孔占10～30％，孔径大于60nm的所述通孔占5～35％。
[0009]可选地，所述纳米纤维素的纤维直径为10～500nm。
[0010]可选地，所述基膜的厚度为9～30μm。
[0011]可选地，所述纳米纤维素的表面包括含氧官能团，所述含氧官能团包括醛基、酮基、羧酸中的至少一种。
[0012]可选地，所述隔膜在120℃持续2h的纵向收缩率MD≤0.4％，横向收缩率TD≤0.1％。
[0013]可选地，所述隔膜的弹性模量为60～95GPa。
[0014]可选地，所述隔膜的纵向拉伸强度≥200Mpa，所述隔膜的横向拉伸强度≥250Mpa。
[0015]根据本申请的第二个方面，提供了一种二次电池，所述二次电池包括根据本申请的第一个方面所述的隔膜。
[0016]根据本申请的第三个方面，提供了一种用电设备，所述用电设备包括根据本申请的第二个方面所述的二次电池，所述二次电池为所述用电设备提供电能。
[0017]本专利技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0018]本专利技术提供的隔膜具有较高的热稳定性，受热不易发生收缩变形，从而使电池的安全性能得到提升。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1为根据本专利技术的实施例12的隔膜的制备流程图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]根据本申请的一个实施方案，提供了一种隔膜，该隔膜包括可以基膜，该基膜包括可以纳米纤维素，当该隔膜自初始温度T0以5～10℃/min的升温速率加热升温至温度T1时，该隔膜的孔隙率P满足以下条件：(P0
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P1)/P0≤5％；其中，30℃≤T1
‑
T0≤60℃，80℃≤T0≤100℃，P0为该隔膜在T0时的孔隙率，该P1为该隔膜在T1时的孔隙率。例如，初始温度T0可以为90℃、85℃、90℃、95℃、100℃或者以上温度数值之间的任意温度值；T1
‑
T0之间的温度差可以为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃或者以上数值之间的任意值。较高的温度在一定程度下会破坏隔膜结构，使隔膜的孔隙收缩，而本专利技术提供的隔膜在较高的温度初始温度下(80～100℃)以特定升温速率升高30～60℃后，孔隙率基本保持不变或者变化很小，例如，将本专利技术提供的隔膜从90℃加热至150℃，隔膜的孔隙率变化小于5％，表明本专利技术提供的隔膜耐高温，高温下也不会发生严重收缩，即使在高温下也能够保持其力学完整性，具有较高的热稳定性。这种较高的热稳定性得益于纳米纤维素的精细的纳米结构，精细的纳米结构相互之间形成较为致密的网络结构，同时其良好的力学性能能够在高温下保持孔结构基本不变。
[0023]其中，该纳米纤维素的纤维直径可以在10～500nm的范围内。该基膜的厚度可以为9～30μm，例如可以为9、10、12、14、16、18、20、22、24、25、26、28、30μm或者以上数值之间的任意值。纤维素直接从植物中提取，具有可生物降解、较好的耐热性能和可持续发展的优点，因此可作为锂离子电池隔膜的有利候选者。且得益于纤维素中的聚合葡萄糖单元，纤维素骨架与电解液之间有很高的亲和力。更重要的是，纤维素的直径可以采用物理或化学方法实现从微米到纳米尺度的调整。而本专利技术选用的上述特定尺寸的纳米纤维素拥有纳米级的直径和高结晶度，能提供显著的机械性能和热稳定性。
[0024]在该实施方案中，该隔膜具有通孔结构，且该通孔结构具有较为均匀的孔径尺寸分布，例如，该通孔结构的分布满足：孔径在40～60nm的通孔占40～70％，孔径小于40nm的通孔占10～30％，孔径大于60nm的通孔占5～35％。优选地，孔径在20～40nm内且不包括40nm的通孔占10～30％，孔径在60～140nm内且不包括60nm的通孔占5～35％。通孔结构能够为电解液中的离子(例如，锂离子)搭建快速迁移的桥梁，使离子能够在通孔结构中进行迁移，使得形成的电池隔膜具备较高的离子电导率。合适的通孔结构能够让电解液离子(例如，锂离子)更顺畅地自由通过，形成充放电回路，且能够有效避免加速电池的自放电进程，避免降低电池的一致性，且具有合适孔径分布，减小对电解液的浸润时间，提高隔膜的浸润性。因此，本专利技术提供的具有上述通孔尺寸分布的隔膜能够实现优异的离子电导率和浸润性。
[0025]在本申请的一个实施方案中，隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基膜，所述基膜包括纳米纤维素，所述隔膜自初始温度T0，以5～10℃/min的升温速率，加热升温至T1，所述隔膜的孔隙率P满足：(P0
‑
P1)/P0≤5％；其中，30℃≤T1
‑
T0≤60℃，80℃≤T0≤100℃，P0为所述隔膜在T0时的孔隙率，所述P1为所述隔膜在T1时的孔隙率。2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜具有通孔结构，且所述通孔结构分布满足：孔径在40～60nm的通孔占40～70％，孔径小于40nm的通孔占10～30％，孔径大于60nm的通孔占5～35％。3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述纳米纤维素的纤维直径为10～500nm。4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏先杰，
申请(专利权)人：欣旺达动力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：