【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电化学装置领域，更具体地，涉及隔离膜和电化学装置。
技术介绍
1、目前电化学装置(例如锂离子电池)的应用范围越来越广，使用的条件及环境也越来越复杂，例如高倍率条件下充放电、低温环境下使用、循环寿命需要进一步提高等等，在这些条件和环境下，一次的使用不当或误操作都会导致电化学装置的负极析锂而产生锂枝晶，而且电化学装置在循环过程中，由于本身极化的影响，在使用寿命的中后期会导致负极析锂产生锂枝晶的概率越来越大，从而导致电化学装置发生内短路的风险明显增加，造成非常大的安全隐患。因此，急需一种技术手段来降低电化学装置在整个使用寿命期间由负极析锂产生锂枝晶带来的安全风险。
技术实现思路
1、本申请的实施例提供了一种隔离膜，用于解决由锂枝晶快速生长带来的安全问题(例如，电化学装置在高倍率下充放电、低温下充放电、多次循环后，由于电化学装置的极化引起锂枝晶的产生所带来的问题)，从而提高电化学装置的安全性能、倍率性能、低温性能和循环性能。
2、本申请提供了一种隔离膜，包括：第一多孔基材；第二多孔基材；以及第一涂层，包括可逆吸收和释放锂的物质与第一无机粒子；其中，所述第一涂层设置在所述第一多孔基材和所述第二多孔基材之间。
3、在上述隔离膜中，其中，所述可逆吸收和释放锂的物质选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球(mcmb)、软碳、硬碳、硅、锡、硅氧化合物、硅碳复合物、钛铌氧化物、钛酸锂中的一种或多种。
4、在上述隔离膜中，其中，所述第一多孔基材的厚度为0.5μm
5、在上述隔离膜中，其中，所述第一涂层还包括粘结剂，所述粘结剂选自偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
6、在上述隔离膜中，其中，所述第一多孔基材的远离所述第一涂层的表面和所述第二多孔基材的远离所述第一涂层的表面中的至少一个包括第二涂层，所述第二涂层包括第二无机粒子和聚合物中的一种或两种。
7、在上述隔离膜中，其中，所述第一无机粒子选自如下的至少一种：(a)具有5以上介电常数的无机粒子；(b)具有压电性的无机粒子；(c)具有锂离子传导性的无机粒子。
8、在上述隔离膜中，其中，所述第二无机粒子选自如下的至少一种：(a)具有5以上介电常数的无机粒子；(b)具有压电性的无机粒子；(c)具有锂离子传导性的无机粒子。
9、在上述隔离膜中，其中，所述具有5以上介电常数的无机粒子选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2、勃姆石、氢氧化镁和sic中的一种或多种。
10、在上述隔离膜中，其中，所述具有压电性的无机粒子选自batio3、pb(zr,ti)o3(pzt)、pb1-xlaxzr1-ytiyo3(plzt)、pb(mg1/3nb2/3)o3-pbtio3(pmn-pt)和二氧化铪(hfo2)中的一种或多种。
11、在上述隔离膜中，其中，所述具有锂离子传导性的无机粒子选自如下的至少一种：磷酸锂li3po4；磷酸钛锂lixtiy(po4)3，其中0＜x＜2，0＜y＜3；磷酸钛铝锂lixalytiz(po4)3，其中0＜x＜2，0＜y＜1，0＜z＜3；(lialtip)xoy型玻璃，其中0＜x＜4，0＜y＜13；钛酸镧锂lixlaytio3，其中0＜x＜2，0＜y＜3；硫代磷酸锗锂lixgeypzsw，其中0＜x＜4，0＜y＜1，0＜z＜1，0＜w＜5；氮化锂lixny，其中0＜x＜4，0＜y＜2；sis2型玻璃lixsiysz，其中0＜x＜3，0＜y＜2，0＜z＜4；和p2s5型玻璃lixpysz，其中0＜x＜3，0＜y＜3，0＜z＜7。
12、在上述隔离膜中，其中，所述第一无机粒子的平均粒径(dv50)为0.001μm～15μm，所述平均粒径(dv50)是指在体积基准的粒度分布中，无机粒子从小粒径侧起、达到体积累积50％的粒径。
13、在上述隔离膜中，其中，所述第二无机粒子的平均粒径(dv50)为0.001μm～15μm。
14、在上述隔离膜中，其中，所述第一无机粒子与所述可逆吸收和释放锂的物质的质量比值为0.1～16。
15、在上述隔离膜中，其中，所述第二涂层包括第二无机粒子和聚合物，且以所述第二涂层的总重量为100％计，所述第二无机粒子的重量百分比为40％～99％。
16、在上述隔离膜中，其中，所述聚合物选自偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
17、在上述隔离膜中，其中，所述聚丙烯酸酯包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯和聚丙烯酸丁酯中一种或多种。
18、在上述隔离膜中，其中，所述第一多孔基材和所述第二多孔基材为由选自以下任一种聚合物或两种以上的混合物形成的聚合物膜、多层聚合物膜、或无纺布：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚苯醚、环烯烃共聚物、聚苯硫醚和聚乙烯萘，其中，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种组分。
19、在上述隔离膜中，其中，所述第一多孔基材和所述第二多孔基材的平均孔径为0.001μm～10μm，所述第一多孔基材和所述第二多孔基材的孔隙率为5％～95％。
20、本专利技术还提供了包括正极极片、负极极片、以及上述隔离膜的电化学装置。
21、在上述电化学装置中，其中，所述电化学装置是锂离子电池，所述锂离子电池包括电极组件，所述电极组件为卷绕型。
22、本申请的实施例通过在第一多孔基材和第二多孔基材之间设置第一涂层，第一涂层包括可逆吸收和释放锂的物质与第一无机粒子，可以明显改善电化学装置的安全性能、倍率性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括电极组件，所述电极组件为卷绕型，所述电极组件包括正极极片、负极极片以及隔离膜；
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一涂层还包括粘结剂，所述粘结剂选自偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一多孔基材的远离所述第一涂层的表面和所述第二多孔基材的远离所述第一涂层的表面中的至少一个包括第二涂层，所述第二涂层包括第二无机粒子和聚合物中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的锂
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一无机粒子选自如下的至少一种：(a)具有5以上介电常数的无机粒子；(b)具有压电性的无机粒子；(c)具有锂离子传导性的无机粒子。
7.根据权利要求4或5所述的锂离子电池，其中，所述第二无机粒子选自如下的至少一种：(a)具有5以上介电常数的无机粒子；(b)具有压电性的无机粒子；(c)具有锂离子传导性的无机粒子。
8.根据权利要求6或7所述的锂离子电池，其中，所述具有5以上介电常数的无机粒子选自SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、勃姆石、氢氧化镁和SiC中的一种或多种。
9.根据权利要求6或7所述的锂离子电池，其中，所述具有压电性的无机粒子选自BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3和二氧化铪中的一种或多种。
10.根据权利要求6或7所述的锂离子电池，其中，所述具有锂离子传导性的无机粒子选自如下的至少一种：
11.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一无机粒子的平均粒径Dv50为0.001μm～15μm。
12.根据权利要求4或5所述的锂离子电池，其中，所述第二涂层包括第二无机粒子和聚合物，且以所述第二涂层的总重量为100％计，所述第二无机粒子的重量百分比为40％～99％，所述第二无机粒子的平均粒径Dv50为0.001μm～15μm。
13.根据权利要求4或5所述的锂离子电池，其中，所述聚合物选自偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
14.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一多孔基材和所述第二多孔基材为由选自以下任一种聚合物或两种以上的混合物形成的聚合物膜、多层聚合物膜、或无纺布：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚苯醚、环烯烃共聚物、聚苯硫醚和聚乙烯萘，其中，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种组分。
15.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一多孔基材和所述第二多孔基材的平均孔径为0.001μm～10μm，所述第一多孔基材和所述第二多孔基材的孔隙率为5％～95％。
16.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一无机粒子与所述可逆吸收和释放锂的物质的质量比值为0.3～11.6。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括电极组件，所述电极组件为卷绕型，所述电极组件包括正极极片、负极极片以及隔离膜；
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一涂层还包括粘结剂，所述粘结剂选自偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一多孔基材的远离所述第一涂层的表面和所述第二多孔基材的远离所述第一涂层的表面中的至少一个包括第二涂层，所述第二涂层包括第二无机粒子和聚合物中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一多孔基材的远离所述第一涂层的表面和所述第二多孔基材的远离所述第一涂层的表面均包括第二涂层，所述第二涂层包括第二无机粒子和聚合物中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述第一无机粒子选自如下的至少一种：(a)具有5以上介电常数的无机粒子；(b)具有压电性的无机粒子；(c)具有锂离子传导性的无机粒子。
7.根据权利要求4或5所述的锂离子电池，其中，所述第二无机粒子选自如下的至少一种：(a)具有5以上介电常数的无机粒子；(b)具有压电性的无机粒子；(c)具有锂离子传导性的无机粒子。
8.根据权利要求6或7所述的锂离子电池，其中，所述具有5以上介电常数的无机粒子选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2、勃姆石、氢氧化镁和sic中的一种或多种。
9.根据权利要求6或7所述的锂离子电池，其中，所述具有压电性的无机粒子选自batio3、pb(zr,ti)o3、pb1-xl...
【专利技术属性】
技术研发人员：周新辉，张晓峰，
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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