[發明專利]隔膜、其制備方法及電池

有效

• 申請號: 202010982324.5
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN111916641B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 吳玉選;王海文;單旭意
• 申請（專利權）人: 中創新航技術研究院（江蘇）有限公司;中創新航科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01M50/451
• 分類號: H01M50/451;H01M50/403
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 李華;崔香丹

本發明提供隔膜、其制備方法和包括該隔膜的電池。其中隔膜包括基膜和涂層；涂層包括層狀硅酸鹽和羧甲基纖維素，所述層狀硅酸鹽為鋰皂石或蒙脫土，所述涂層中所述鋰皂石與所述羧甲基纖維素的質量比為(5?15)：(0.5?1)、所述蒙脫土與所述羧甲基纖維素的質量比為(0.5?1)：(0.1?0.5)。本發明的隔膜，其中涂層中層狀硅酸鹽與CMC的含量在預定范圍內，由于層狀硅酸鹽帶有親水基團羥基，CMC中存在親水基團羥基和親油基團，兩者復配后，層狀硅酸鹽中的親水基團羥基會與CMC分子中的羥基之間會形成氫鍵，削弱彼此的親水基團，當層狀硅酸鹽與CMC的含量滿足一定條件時，暴露出CMC中更多的親油基團，使漿料更好地潤濕隔膜，從而實現將超薄涂層涂覆于基膜表面。

技術領域

本發明屬于化學電源領域，具體涉及一種隔膜、其制備方法及包含該隔膜的電池。

背景技術

為提高電池的安全性，對隔膜涂層進行了各種各樣的研究，其中氧化鋁，勃姆石類材料被廣泛用于隔膜上。但是這些涂層的厚度基本都在微米以上，高厚度的涂層造成了能量密度的降低，因此為了提高電池的能量密度，發展下一代超薄的涂層迫在眉睫。

通常，采用低成本水系粘結劑羧甲基纖維素(CMC)解決層狀硅酸鹽與隔膜潤濕性差的問題。層狀硅酸鹽如鋰皂石、蒙脫土等，耐高溫、耐酸堿及耐電解液侵蝕作用很強，但其表面存在大量的親水疏油官能團，這些官能團與聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)隔膜的潤濕性非常差，導致使用一般的水系粘結劑很難將層狀硅酸鹽涂上去。

發明內容

為克服上述缺陷，本發明提供一種隔膜、該隔膜的制備方法及包含該隔膜的電池。

本發明一方面提供一種隔膜，包括基膜和涂層；涂層包括層狀硅酸鹽和羧甲基纖維素，所述層狀硅酸鹽為鋰皂石或蒙脫土，所述涂層中所述鋰皂石與所述羧甲基纖維素的質量比為(5-15)：(0.5-1)、所述蒙脫土與所述羧甲基纖維素的質量比為(0.5-1)：(0.1-0.5)。

本發明另一方面提供一種隔膜的制備方法，包括：將層狀硅酸鹽加入分散劑中分散均勻，形成分散液，其中所述層狀硅酸鹽為鋰皂石或蒙脫土；將羧甲基纖維素加入到分散液中，并攪拌分散形成凝膠；及將凝膠涂覆在基膜上，干燥得到涂層；所述涂層中，所述鋰皂石與所述羧甲基纖維素的質量比為(5-15)：(0.5-1)、所述蒙脫土與所述羧甲基纖維素的質量比為(0.5-1)：(0.1-0.5)。

本發明另一方面還提供一種包括上述隔膜的電池。

本發明的隔膜，其中涂層中層狀硅酸鹽與CMC的含量在預定范圍內。由于層狀硅酸鹽帶有親水基團羥基，CMC中存在親水基團羥基和親油基團，兩者復配后，層狀硅酸鹽中的親水基團羥基會與CMC分子中的羥基之間會形成氫鍵，削弱彼此的親水基團，涂層中層狀硅酸鹽與CMC的含量會影響對親水基團的削弱程度，當層狀硅酸鹽與CMC的含量滿足一定條件時，會暴露出CMC中更多的親油基團，從而使漿料更好地潤濕隔膜，CMC的親油基團吸附于隔膜，親水基團通過氫鍵連接層狀硅酸鹽的羥基，在隔膜表面涂層中的各組分由無序變為有序自組裝形成超薄涂層。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特征及優點將變得更加明顯。

圖1是實施例1的凝膠浸潤及干燥后的隔膜的照片。

圖2是實施例2的凝膠浸潤、涂布基膜及干燥后的隔膜的照片。

圖3是實施例3的凝膠浸潤及干燥后的隔膜的照片。

圖4是實施例4的凝膠浸潤及干燥后的隔膜的照片。

圖5是實施例5的凝膠浸潤、涂布基膜及干燥后的隔膜的照片。

圖6是實施例6的凝膠浸潤、涂布基膜及干燥后的隔膜的照片。

圖7是實施例7的凝膠浸潤及干燥后的隔膜的照片。