[發明專利]有機/無機復合多孔隔離膜及其制備方法及電化學裝置

有效

• 申請號: 201310368616.X
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103441230A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 趙俊華;張盛武;蔡芬敏;汪圣龍;張柏清
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01G11/52
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨;劉春成

技術領域

本發明涉及電化學技術領域，尤其涉及一種有機/無機復合多孔隔離膜及其制備方法及電化學裝置。

背景技術

為了解決傳統的以聚烯烴多孔基材為隔離膜的電化學裝置（如鋰離子二次電池）存在的易內短路等安全問題，很多專利申請都公開了由多孔基板、無機顆粒和粘結劑聚合物組成的有機/無機復合多孔隔膜。

于2012年7月2日公布的中國專利申請公布號CN102610773A公開了一種聚合物鋰離子電池及其隔膜，隔膜包括多孔基材、無機物涂層和有機物涂層，該有機物涂層呈島狀和/或線狀分布，且涂覆于多孔基材和/或無機物涂層表面。然而在該專利申請的技術方案中，涂層涂覆時采用的是NMP、乙醇等有機溶劑，且要進行多次涂覆的工藝。

于2009年9月23日公開的中國專利申請公開號CN101542777A公開了一種具有多孔活性涂層的有機/無機復合隔膜以及包含該隔膜的電化學器件，其中在多孔基材上用無機顆粒和粘結劑聚合物的混合物涂覆而成的多孔隔離膜，所述粘結劑聚合物采用了與水滴的接觸角不同的兩種粘結劑聚合物的混合物，以控制聚合物共混物的親水性；于2010年10月13日公布的中國專利申請公布號CN101861667A公開了一種具有多孔涂層的隔膜及含有所述隔膜的電化學裝置，其中選用了第一單體單元和第二單體單元的共聚物，第一單體單元的水接觸角為0-49°、第二單體單元的水接觸角為50-130°，以提高有機/無機復合隔膜熱穩定性的協同效應。雖然上述這兩個專利申請均是采用一次涂布工藝，且可以采用水作為溶劑，然而卻需要精心選擇所用聚合物或單體的水接觸角的范圍，否則會嚴重影響所得隔膜的各項性能。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種有機/無機復合多孔隔離膜及其制備方法及電化學裝置，其制備工藝簡單且所述有機/無機復合多孔隔離膜具有良好的性能。

為了實現上述目的，在第一方面，本發明提供了一種有機/無機復合多孔隔離膜，其包括：多孔基材；以及有機/無機復合多孔涂層，涂布在所述多孔基材的至少一個面上；其中，所述有機/無機復合多孔涂層包括無機顆粒、粘結劑和具有至少兩種溶脹程度的有機顆粒，其中所述有機顆粒經由增塑劑進行溶脹。

在根據本發明第一方面所述的有機/無機復合多孔隔離膜中，所述有機/無機復合多孔涂層可為島面狀，所述島面狀由相互連接的島狀區域和面狀區域組成，其中，以平均溶脹程度計，溶脹程度在平均溶脹程度以上的有機顆粒主要分布在島狀區域的表面，無機顆粒以及溶脹程度在平均溶脹程度之下的有機顆粒主要分布在島狀區域的內部和面狀區域。

為了實現上述目的，在第二方面，本發明提供了一種有機/無機復合多孔隔離膜的制備方法，其用于制備根據本發明第一方面所述的有機/無機復合多孔隔離膜，包括步驟：將有機顆粒的分成至少兩份；將第一份有機顆粒加入到增塑劑中一起加熱攪拌，以對加入的第一份有機顆粒進行溶脹，之后將第二份有機顆粒再加入并攪拌，以對加入的第二份有機顆粒進行溶脹，依此類推，依據加入的先后順序，各份有機顆粒的溶脹程度由高到低變化；將得到的具有至少兩種溶脹程度的有機顆粒與粘結劑一起加入溶劑中混合，攪拌均勻后加入無機顆粒，再攪拌均勻，從而得到有機/無機復合漿料；將有機/無機復合漿料涂布在多孔基材的至少一個面上；以及對帶有機/無機復合多孔涂層的多孔基材進行干燥處理。

在根據本發明第二方面所述的有機/無機復合多孔隔離膜的制備方法中，所述溶劑為可去離子水，且所述多孔基材與去離子水不相浸潤。

為了實現上述目的，在第三方面，本發明提供了一種電化學裝置，其具有根據本發明第一方面所述的有機/無機復合多孔隔離膜。

本發明的有益效果如下：

在根據本發明第一方面所述的有機/無機復合多孔隔離膜中，所述有機/無機復合多孔涂層使得所述隔離膜可形成優異的界面，從而降低了有機顆粒堵孔的風險，有利于提高所述隔離膜的透氣性；溶脹的有機顆粒可導離子，從而改善了所述隔離膜的導電率。島面狀的有機/無機復合多孔涂層可以使得該有機/無機復合多孔隔離膜的透氣性、導電率等性能更優異。