[發(fā)明專利]隔離膜和電化學(xué)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910380301.4
• 申請(qǐng)日: 2019-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN111916624B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊曉賀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M50/446
• 分類號(hào): H01M50/446;H01M50/443;H01M50/449;H01M50/417;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

本申請(qǐng)?zhí)峁┝烁綦x膜和電化學(xué)裝置。隔離膜包括：多孔基材；第一涂層，位于多孔基材的至少一個(gè)表面上；其中，第一涂層包括第一聚合物粘結(jié)劑和第一無機(jī)顆粒，第一聚合物粘結(jié)劑為核殼結(jié)構(gòu)的顆粒。本申請(qǐng)通過在第一涂層中采用第一無機(jī)顆粒，在確保第一聚合物粘結(jié)劑發(fā)揮粘結(jié)作用的同時(shí)，促進(jìn)了電解液傳輸，提高了電化學(xué)裝置的倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電化學(xué)裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及隔離膜和電化學(xué)裝置。

背景技術(shù)

隔離膜中的聚合物粘結(jié)劑在經(jīng)過電解液溶脹以及化成工序熱壓后會(huì)被壓扁粘連成膜，影響電化學(xué)裝置(例如，鋰離子電池)的倍率性能以及循環(huán)性能，甚至導(dǎo)致循環(huán)過程中的負(fù)極析鋰。隔離膜的聚合物粘結(jié)劑多為弱極性聚合物粘結(jié)劑，與電解液親和性差，導(dǎo)致電解液傳輸困難，在高壓密材料體系中容易發(fā)生電解液浸潤(rùn)不良。

為了克服上述問題，目前通常采用以下兩種手段：第一，通過增加聚合物粘結(jié)劑的交聯(lián)度，用以降低聚合物粘結(jié)劑的溶脹度；第二，調(diào)整化成工序條件，例如，降低化成工序溫度，減小化成工序壓力，縮短化成工序流程時(shí)間。然而，增加聚合物粘結(jié)劑的交聯(lián)度會(huì)增加聚合物粘結(jié)劑的顆粒的剛性，導(dǎo)致聚合物粘結(jié)劑的粘結(jié)力下降。另外，通常難以精確地通過交聯(lián)度的改變來調(diào)整溶脹度。而通過調(diào)整化成工序條件，會(huì)使得隔離膜與極片之間的界面粘結(jié)力下降，電化學(xué)裝置容易發(fā)生變形。此外，在電化學(xué)裝置界面平整度下降時(shí)，容易產(chǎn)生界面析鋰，進(jìn)而影響電化學(xué)裝置的循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)通過在隔離膜的多孔基材上形成包括無機(jī)顆粒的粘結(jié)劑涂層，防止粘結(jié)劑在電解液溶脹以及化成工序熱壓后被壓扁粘連成膜，同時(shí)提高了隔離膜的電解液親和性，促進(jìn)了電解液的傳輸。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N隔離膜，包括：多孔基材；第一涂層，位于所述多孔基材的至少一個(gè)表面上；其中，所述第一涂層包括第一聚合物粘結(jié)劑和第一無機(jī)顆粒，所述第一聚合物粘結(jié)劑為核殼結(jié)構(gòu)的顆粒。

在上述隔離膜中，還包括設(shè)置在所述多孔基材和所述第一涂層之間的第二涂層，所述第二涂層包括第二聚合物粘結(jié)劑和第二無機(jī)顆粒。

在上述隔離膜中，所述第一涂層還包括輔助粘結(jié)劑，所述第一聚合物粘結(jié)劑、所述第一無機(jī)顆粒和所述輔助粘結(jié)劑的質(zhì)量比為10-80:85-5:5-15。

在上述隔離膜中，所述第一涂層為顆粒單層結(jié)構(gòu)。

在上述隔離膜中，所述第一聚合物粘結(jié)劑滿足下式(1)-(3)：

300nm≤Dv50≤5000nm 式(1)；

Dv90≤1.5*Dv50 式(2)；

Dn10≤200nm 式(3)；

其中，Dv50表示在體積基準(zhǔn)的粒度分布中，從小粒徑側(cè)起、達(dá)到體積累積50％的粒徑，Dv90表示在體積基準(zhǔn)的粒度分布中，從小粒徑側(cè)起、達(dá)到體積累積90％的粒徑，Dn10表示在數(shù)量基準(zhǔn)的粒度分布中，從小粒徑側(cè)起、達(dá)到數(shù)量累積10％的粒徑。

在上述隔離膜中，所述隔離膜滿足下式(4):

0.3*第一聚合物粘結(jié)劑Dv50≤第一無機(jī)顆粒Dv50≤0.7*第一聚合物粘結(jié)劑Dv50式(4)。

在上述隔離膜中，所述第一聚合物粘結(jié)劑的核選自以下單體中的至少一種聚合形成的聚合物：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸。

在上述隔離膜中，所述第一聚合物粘結(jié)劑的殼選自以下單體中的至少一種聚合形成的聚合物：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈。