本申请提供了一种隔膜、电化学装置及电子装置。其中，隔膜包括亚纳米孔道材料和粘结剂，亚纳米孔道材料包括金属有机框架材料或分子筛材料；亚纳米孔道材料的孔道孔径为0.01nm至1nm。本申请提供的隔膜，能够将电解液限域在亚纳米孔道材料的孔道内。将本申请提供的隔膜应用于电化学装置，一方面有利于减少电化学装置循环过程中锂金属与电解液之间的副反应，提高负极极片表面的锂沉积密度，从而改善循环过程中SEI膜破碎、剥离等问题，改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命；另一方面，有利于提高锂离子的迁移数，从而延缓锂枝晶生长，改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。学装置的循环寿命。学装置的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种隔膜、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、电化学装置及电子装置。
技术介绍
[0002]电化学装置，例如锂金属电池，具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等优势，在消费电子领域具有广泛的应用。锂金属具有高的理论比容量，在锂金属电池中具有广阔的应用前景。因此，利用锂金属作为负极，同时采用包括高能量密度正极材料的正极，可以大大提高锂金属电池的能量密度和工作电压。
[0003]但是，由于锂金属的活泼性极高，在锂金属电池循环过程中锂金属会不断的与电解液发生剧烈的副反应，造成电解液与锂金属的消耗；另一方面，锂金属电池在循环过程中形成的“锂枝晶”也会造成锂金属的损失。锂金属的不断损失，会使得锂金属电池的容量下降，从而导致锂金属电池的循环寿命低。
技术实现思路
[0004]本申请的目的在于提供一种隔膜、电化学装置及电子装置，以延长电化学装置的循环寿命。具体技术方案如下：
[0005]本申请的第一方面提供了一种隔膜，其包括亚纳米孔道材料和粘结剂，亚纳米孔道材料包括金属有机框架材料或分子筛材料；亚纳米孔道材料的孔道孔径为0.01nm至1nm。采用本申请提供的隔膜并调控亚纳米孔道材料的孔道孔径在上述范围内，可以使得亚纳米孔道的大小与电解液中的溶剂分子匹配度高，使得亚纳米孔道材料的孔道孔径尺寸大于等于溶剂分子的大小，有利于将电解液限域在亚纳米孔道材料的孔道内。将本申请提供的隔膜应用于电化学装置，能够减少电化学装置循环过程中锂金属与电解液之间的副反应，延缓锂枝晶的生长，从而改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。
[0006]在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔道孔径为20nm至500nm。通过调控隔膜的孔道孔径在上述范围内，可以改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。
[0007]在本申请的一些实施方案中，金属有机框架材料包括MOF
‑
69C、MOF
‑
74、MOF
‑
5、ZIF
‑
67、ZIF
‑
8、MIL
‑
100(Cr)、MIL
‑
100(Fe)、UIO
‑
66、PCN
‑
61或CuBTC中的至少一种；分子筛材料包括MCM
‑
41、SAPO
‑
34、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛或13X分子筛中的至少一种。选择上述范围内的金属有机框架材料或分子筛材料，可以使得隔膜具有良好的机械性能和吸液性能，有利于将电解液限域在亚纳米孔道材料的孔道内。将上述隔膜应用于电化学装置中，可以进一步改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。
[0008]在本申请的一些实施方案中，隔膜满足以下特征中的至少一者：(1)亚纳米孔道材料的孔道中包含高分子，高分子包括聚苯乙烯磺酸钠、聚N
‑2‑
(二甲胺基丙基)甲基丙烯酰胺或聚丙烯酸中的至少一种。(2)亚纳米孔道材料的颗粒粒径D50为50nm至5000nm；(3)亚纳米孔道材料的比表面积为200m2/g至2000m2/g；(4)粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚苯乙烯丁二烯共聚物、
海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种。将具有上述特征的隔膜应用于电化学装置，有利于进一步改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。将具有上述特征的隔膜应用于电化学装置，有利于进一步改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。
[0009]在本申请的一些实施方案中，隔膜满足以下特征中的至少一者：(1)隔膜的厚度为5μm至200μm；(2)隔膜的孔隙率为10％至80％。通过调整隔膜的厚度、孔隙率在上述范围内，可以降低隔膜的制备工艺难度的同时提高隔膜的均匀性，将上述隔膜应用于电化学装置中，有利于阻挡锂枝晶刺穿，可以更好地发挥隔膜对电解液的限域作用，使得电化学装置具有良好的安全性能和循环性能的同时具有高的能量密度。
[0010]在本申请的一些实施方案中，隔膜满足以下特征中的至少一者：(1)亚纳米孔道材料的颗粒粒径为100nm至5000nm；(2)隔膜的厚度为10μm至50μm；(3)隔膜的孔隙率为10％至30％；(4)隔膜的孔道孔径为20nm至100nm；(5)亚纳米孔道材料的比表面积为200m2/g至1500m2/g。将具有上述特征的隔膜应用于电化学装置，有利于进一步改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命。
[0011]本申请的第二方面提供了一种电化学装置，其包括本申请第一方面提供的隔膜。本申请提供的隔膜能够将电解液限域在亚纳米孔道材料的孔道内，有利于改善电化学装置的安全性能并延长电化学装置的循环寿命，从而本申请提供的电化学装置具有良好的安全性能和较长的循环寿命。
[0012]在本申请的一些实施方案中，将电化学装置循环大于等于10圈，循环包括：在25
±
1℃的环境中，将电化学装置以0.2C恒流充电至3.7V，再以3.7V恒压充电至0.025C，静置5min，以0.2C恒流放电至2.8V；隔膜的拉曼谱图在730cm
‑1至750cm
‑1之间有拉曼峰，循环前上述拉曼峰的峰面积为S1，循环后上述拉曼峰的峰面积为S2，1.1≤S2/S1≤5。具有上述特征峰且S2/S1在上述范围内的电化学装置，具有良好的安全性能和更长的循环寿命。
[0013]在本申请的一些实施方案中，隔膜的红外谱图在600cm
‑1至800cm
‑1、1000cm
‑1至1260cm
‑1、1300cm
‑1至1500cm
‑1之间有红外特征峰，循环前上述红外特征峰的峰面积之和为S3，循环后上述红外特征峰的峰面积之和为S4，1.1≤S4/S3≤100，优选1.1≤S4/S3≤30。具有上述特征峰且S4/S3在上述范围内的电化学装置，具有良好的安全性能和更长的循环寿命。
[0014]本申请的第三方面提供了一种电子装置，其包括本申请第二方面提供的电化学装置。本申请提供的电化学装置具有良好的安全性能和较长的循环寿命，从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命。
[0015]本申请的有益效果：
[0016]本申请提供了一种隔膜、电化学装置及电子装置。其中，隔膜包括亚纳米孔道材料和粘结剂，亚纳米孔道材料包括金属有机框架材料或分子筛材料；亚纳米孔道材料的孔道孔径为0.01nm至1nm。采用本申请提供的隔膜并调控隔膜的孔道孔径在上述范围内，有利于将电解液限域在亚纳米孔道材料的孔道内。将本申请提供的隔膜应用于电化学装置，一方面有利于减少电化学装置循环过程中锂金属与电解液之间的副反应，提高负极极片表面的锂沉积密度，从而改善循环过程中SEI膜破碎、剥离等问题，改善电化学装置的安全性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种隔膜，其包括亚纳米孔道材料和粘结剂，所述亚纳米孔道材料包括金属有机框架材料或分子筛材料；所述亚纳米孔道材料的孔道孔径为0.01nm至1nm。2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述隔膜的孔道孔径为20nm至500nm。3.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述金属有机框架材料包括MOF
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69C、MOF
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74、MOF
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5、ZIF
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67、ZIF
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8、MIL
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100(Cr)、MIL
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100(Fe)、UIO
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66、PCN
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61或CuBTC中的至少一种；所述分子筛材料包括MCM
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41、SAPO
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34、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛或13X分子筛中的至少一种。4.根据权利要求1所述的隔膜，其满足以下特征中的至少一者：(1)所述亚纳米孔道材料的孔道中包含高分子，所述高分子包括聚苯乙烯磺酸钠、聚N
‑2‑
(二甲胺基丙基)甲基丙烯酰胺或聚丙烯酸中的至少一种；(2)所述亚纳米孔道材料的颗粒粒径D50为50nm至5000nm；(3)所述亚纳米孔道材料的比表面积为200m2/g至2000m2/g；(4)所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚苯乙烯丁二烯共聚物、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：林小萍，谢远森，
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：
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