【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种隔膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来随着新能源汽车的快速发展，对电池的需求大幅上升，但是由于锂成本较高，限制了锂离子电池的大规模应用。钠元素储量非常丰富，地壳丰度为2.64%，是锂元素的440倍，且钠元素分布广泛、提炼简单。同时，钠离子电池的内阻比锂离子电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。钠元素开始作为锂元素替代品的角色出现，在电池领域得到越来越广泛的关注。
2、与锂离子电池的结构类似，隔膜是钠离子电池中关键的部件之一。隔膜在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。隔膜决定了电池的界面结构和内阻等，将直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
3、近年来，聚乙烯和聚丙烯聚合物微孔隔膜制造工艺较成熟，现有技术的研究主要集中在隔膜的涂层上。为了实现隔膜与极片的粘接，现有技术在涂层材料中加入各种粘结剂、分散剂、润湿剂和溶剂等，希望制造出性能更好的涂覆隔膜。如cn 117013197a公开了一种隔膜用组合物、隔膜及其制备方法和应用、锂电池，隔膜用组合物中含有以下组分：无机混合物、增稠剂、分散剂、粘结剂、润湿剂；以所述无机混合物的总质量为基准，所述无机混合物中含有70-99.5wt％的氧化物固态电解质和0.5-30wt％氮化硼。
4、然而，复杂的设计主要有以下缺点：（1）各种助剂的加入会在电化学过程中产生副反应，还会堵住隔膜的孔隙，对电池的综合性能产生影响；（2）复杂
5、并且，目前的钠电池均采用聚合物作为涂层粘结材料，涂覆在隔膜的一面或两面。聚合物材料可通过两种形式产生粘结作用，第一种为加热压合，聚合物材料熔点高，熔融粘度大，通常需要在90℃以上热压，且低温下浸润不良，粘结力不高；第二种方式是与溶剂形成凝胶态，产生粘结力，但这种方式不适用于方壳电芯。
6、基于以上研究，需要提供一种隔膜，所述隔膜粘结层中无需引入发生副反应的物质，且还能提升电池的动力学性能以及能量密度等性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种隔膜及其制备方法与应用，所述隔膜的粘结层中不含有聚合物粘结剂，通过熔点低，且能够溶解作为电解液溶剂的碳酸酯类小分子物质作为粘结剂，不仅能够提升隔膜生产效率，还能提高离子导电率，减少隔膜表面覆盖物，提高孔隙率，从而能够提升电池的动力学性能和能量密度。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种隔膜，所述隔膜包括基膜以及基膜一侧或两侧的粘结层，所述粘结层中包括至少两种碳酸酯类化合物，且不包括聚合物。
4、本专利技术通过将碳酸酯类化合物作为隔膜粘结层的粘结材料，同时未采用聚合物类粘结剂，具备如下优势：（1）碳酸酯类化合物相比聚合物粘结剂具有更低的熔点，可以有效降低热压温度，缩短热压时间，提高生产效率；（2）使用本专利技术的隔膜组装成钠离子电池，注入电解液后，碳酸酯类化合物会溶解成为溶剂，提高离子导电率，同时大幅减少隔膜表面覆盖物，提高孔隙率，从而能够提高电池的动力学性能；（3）本专利技术的隔膜不引入副反应物质，不占用钠离子电池空间，从而能够提高电池的能量密度。
5、并且，本专利技术采用至少两种碳酸酯类化合物的搭配，从而能够根据不同碳酸酯类化合物的物理性质，进一步降低隔膜热压温度以及碳酸酯类化合物在制备过程中的熔化温度等；并且，由于碳酸酯类化合物能够注液后溶解，作为电解液溶剂，防止粘结层发生副反应影响电池性能，采用至少两种碳酸酯类化合物，能够进一步提升电池性能。
6、所述至少两种碳酸酯类化合物包括两种、三种、四种或五种的组合。
7、优选地，所述至少两种碳酸酯类化合物包括第一碳酸酯类化合物和第二碳酸酯类化合物，其中，第一碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯，所述第二碳酸酯类化合物包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸丙烯酯中任意一种或至少两种的组合。
8、示例性地，本专利技术至少两种碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合，碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的组合，或者碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的组合，优选为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合。
9、本专利技术的采用的第一种碳酸酯类化合物包括熔点为35℃，常温下为固体的碳酸乙烯酯，第二种碳酸酯类化合物为常温下为液体的化合物，如碳酸二甲酯，其熔点0.5℃，常温下为液体，因此，本专利技术采用两种碳酸酯类化合物组合时，一种在常温下为固体，另一种在常温下为液体，相较于仅采用一种，二者搭配能够降低制备难度，提升多种物质混料的均匀性，从而能够进一步提升隔膜性能。
10、优选地，所述第一碳酸酯类化合物和第二碳酸酯类化合物的质量比为(2-5):(5-8)，例如可以是2:8、2.5:7.5、3:7、4:6或5:5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、为了发挥第一碳酸酯类化合物和第二碳酸酯类化合物的配合作用，优选二者在上述质量比范围内，若不在上述范围内，则需要更高的温度来融化，需要更低的温度来冷却，会增大成本，且二者配合作用下降。
12、本专利技术所述第一碳酸酯类化合物和第二碳酸酯类化合物的质量比为(2-5):(5-8)，是指以碳酸酯类化合物总质量计，第一碳酸酯类化合物的含量为20-50wt%，例如可以是20wt%、40wt%或50wt%，余量为第二碳酸酯类化合物(50-80wt%，例如可以是50wt%、60wt%或80wt%)。
13、优选地，所述粘结层中，碳酸酯类化合物的总含量为90-100wt%，例如可以是92wt%、96wt%、98wt%或100wt%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为99-100wt%。
14、优选地，所述粘结层中还包括成核剂。
15、本专利技术所述粘结层优选由至少两种碳酸酯类化合物与成核剂组成，其中，成核剂能加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高隔膜透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度和抗冲击性等物理机械性能。
16、优选地，所述粘结层由至少两种碳酸酯类化合物与成核剂组成。
17、优选地，所述粘结层中，所述成核剂的含量为0-10wt%，例如可以是1wt%、3wt%、5wt%、7wt%或9wt%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.05-1wt%。
18、本专利技术碳酸酯类化合物与成核剂二者添加量在合理范围内，能够进一步发挥二者搭配作用，若成核剂添加量过多，碳酸酯类化合物相对减少，则隔膜不均一，粘结力会降低，还会增加成本。
19、优选地，所述成核剂包括无机成核剂。
20、优选地，所述无机成核剂包括纳米硅、金属氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基膜以及基膜一侧或两侧的粘结层，所述粘结层中包括至少两种碳酸酯类化合物，且不包括聚合物；
2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一碳酸酯类化合物和第二碳酸酯类化合物的质量比为(2-5):(5-8)。
3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述至少两种碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合；
4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述成核剂包括无机成核剂；
5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述粘结层为连续涂层或不连续涂层；
6.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜包括多孔基膜；
7.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、粘胶纤维或蚕丝纤维中的任意一种或至少两种的组合。
8.一种如权利要求1-7任一项所述隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述至少两种碳酸酯类化合物加热融化后，涂覆前，还混入了成核剂；
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括如权利要求1-7任一项所述的隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基膜以及基膜一侧或两侧的粘结层，所述粘结层中包括至少两种碳酸酯类化合物，且不包括聚合物；
2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一碳酸酯类化合物和第二碳酸酯类化合物的质量比为(2-5):(5-8)。
3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述至少两种碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合；
4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述成核剂包括无机成核剂；
5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述粘结层为连续涂层或不连续涂层；
6.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜包...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚卿敏，李树军，唐堃，
申请(专利权)人：溧阳中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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