隔膜、隔膜的制备方法及锂电池与流程

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及隔膜、隔膜的制备方法及锂电池。

背景技术：

1、为了提高隔膜的耐热性，现有做法是在隔膜表面涂覆氧化铝、勃姆石、氢氧化镁等陶瓷材料。

2、而实际上，陶瓷层与隔膜的两相界面是个弱结合，在高温下容易发生分离，进而导致陶瓷层剥落，隔膜基体融化。

技术实现思路

1、本发明提供一种隔膜、隔膜的制备方法以及对应的锂电池，以改善隔膜的破膜温度。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种隔膜，包括基膜以及位于所述基膜表面的涂层，其中，所述基膜为聚烯烃基膜；所述涂层的孔隙r为10nm<r<70nm；在外界温度小于或等于基膜熔点温度时，所述涂层的表面为多孔形貌，当外界温度大于基膜熔点温度时，所述涂层的表面析出聚烯烃熔出物，单个熔出物的面积≤4μm2，熔出物在所述涂层上的覆盖率a为10％≤a≤40％。

3、可选的，所述基膜熔点温度为130度。

4、可选的，所述涂层的堆积密度ρ为1g/cm3≤ρ≤1.5g/cm3；所述涂层的孔隙率n为35％<n<60％。可选的，所述涂层由涂覆浆料涂覆而成，所述涂覆浆料包括涂覆材料、溶剂、胶黏剂以及助剂；其中：

5、所述涂覆材料在涂覆浆料中的含量为1～30wt％；

6、所述胶黏剂的质量占涂覆材料的质量的1-10wt％，所述助剂的质量占涂覆浆料的质量的万分之一到百分之一。

7、可选的，所述涂覆材料包括纳米材料，所述纳米材料包括粒径d为10nm≤d≤300nm的纳米颗粒或长度小于等于1000nm的一维纳米材料中的至少一种。

8、可选的，所述涂覆材料选自陶瓷材料、聚合物材料中的至少一种。

9、可选的，所述陶瓷材料选自氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、氮化铝、碳化硅、羟基磷灰石、凹凸棒中的一种或多种；所述聚合物材料选自纳米纤维素、芳纶树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯和聚环氧乙烷中的一种或多种。

10、可选的，所述溶剂选自水、n-甲基吡咯烷酮、乙醇或丙酮。

11、可选的，所述基膜的厚度为3-30微米。

12、根据本发明的第二方面，提供了一种隔膜的制备方法，用于制备上述的隔膜，包括如下步骤：

13、s1:涂覆浆料的制备

14、将涂覆材料充分地分散在溶剂中形成分散液，涂覆材料在分散液中的含量为1～30wt％，随后在分散液中加入胶黏剂和助剂形成涂覆浆料；其中，所述胶黏剂占所述涂覆材料的1-10wt％，所述助剂占所述涂覆浆料的质量的万分之一到百分之一；

15、s2:涂覆制膜：将所述涂覆浆料涂覆于基膜上，并进行烘干，得到隔膜。

16、可选的，所述s2中的所述涂覆的方式为喷涂、浸涂、微凹辊涂、印刷涂、挤压涂覆、线棒涂中的任一种或其组合，涂覆速度为10-200m/min。

17、可选的，所述烘干的温度为40-130度。

18、根据本发明的第三方面，提供了一种隔膜的制备方法，用于制备上述的隔膜，包括如下步骤：

19、s1:提供所述基膜；

20、s2:将所述基膜置于化学气相沉积装置中，所述化学气相沉积装置包括一化学沉积金属板，所述基膜位于所述化学沉积金属板的下方；对所述化学气相沉积金属板进行高电压激发，在通入氧气的条件下，使所述化学沉积金属板的表面金属发生氧化反应，生成纳米级金属氧化物，所述纳米级金属氧化物脱落沉积到所述基膜的表面；

21、s3:沉积到所述基膜表面的纳米级金属氧化物团聚在一起，与所述基膜紧密结合，形成所述隔膜。

22、可选的，所述化学沉积金属板为铝、硅、锆或锌。

23、可选的，所述步骤s2中的化学气相沉积的条件为：气压为常压(即气压为101.325kpa)，沉积温度为30-60度，沉积电压范围为300-500v，沉积的空气流速为1000-5000m3/h，沉积过程中基膜的运行速度为10-100m/min。

24、根据本发明的第四方面，提供了一种锂电池，包括上述的隔膜。

25、本发明提供的隔膜，通过将涂层的孔隙r控制在10nm<r<70nm，当外界温度大于基膜熔点温度时，所述涂层的表面析出聚烯烃熔出物，单个熔出物的面积≤4μm2，熔出物在所述涂层上的覆盖率a为10％≤a≤40％。从而使得聚烯烃基膜和涂层之间的配比达到一个优化的范围，使得高温时涂层和基膜能够有效结合，从而有效提高了隔膜的破膜温度。

26、并且在进一步优选实施方式中，通过控制涂覆材料的粒径d为10nm≤d≤300nm，使得该粒径与涂层的孔隙率n有效平衡，可有效地利用毛细作用使聚烯烃熔出物浸入到涂层的一定深度处，从而使得涂层和基膜的结合进一步增强，进一步提高了隔膜的破膜温度。

技术特征：

1.一种隔膜，其特征在于，包括基膜以及位于所述基膜表面的涂层，其中，所述基膜为聚烯烃基膜；所述涂层的孔隙r为10nm<r<70nm；在外界温度小于等于基膜熔点温度时，所述涂层的表面为多孔形貌，当外界温度大于基膜熔点温度时，所述涂层的表面析出聚烯烃熔出物，单个熔出物的面积≤4μm2，熔出物在所述涂层上的覆盖率a为10％≤a≤40％。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜熔点温度为130度。

3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述涂层的堆积密度ρ为1g/cm3≤ρ≤1.5g/cm3；所述涂层的孔隙率n为35％<n<60％。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述涂层由涂覆浆料涂覆而成，所述涂覆浆料包括涂覆材料、溶剂、胶黏剂以及助剂；其中：

5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述涂覆材料包括纳米材料，所述纳米材料包括粒径d为10nm≤d≤300nm的纳米颗粒或长度小于等于1000nm的一维纳米材料中的至少一种。

6.根据权利要求4-5任一项所述的隔膜，其特征在于，所述涂覆材料选自陶瓷材料、聚合物材料中的至少一种；

7.根据权利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述溶剂选自水、n-甲基吡咯烷酮、乙醇或丙酮。

8.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度为3-30微米。

9.一种隔膜的制备方法，用于制备权利要求1-8中任一项所述的隔膜，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述s2中的所述涂覆的方式为喷涂、浸涂、微凹辊涂、印刷涂、挤压涂覆、线棒涂中的任一种或其组合，涂覆速度为10-200m/min。

11.根据权利要求9所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为40-130度。

12.一种隔膜的制备方法，用于制备权利要求1-8任一项所述的隔膜，其特征在于，包括如下步骤：

13.根据权利要求12所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述化学沉积金属板为铝、硅、锆或锌。

14.根据权利要求12所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的化学气相沉积的条件为：气压为常压，沉积温度为30-60度，沉积电压范围为300-500v，沉积的空气流速为1000-5000m3/h，沉积过程中基膜的运行速度为10-100m/min。

15.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的隔膜或包括利用权利要求9-14任一项所述制备方法制作而成的隔膜。

技术总结
本发明提供了一种隔膜、隔膜的制备方法及锂电池，其中，该隔膜包括基膜以及位于所述基膜表面的涂层，其中，所述基膜为聚烯烃基膜；所述涂层的孔隙r为10nm<r<70nm，所述涂层的堆积密度ρ为1g/cm<supgt;3</supgt;≤ρ≤1.5g/cm<supgt;3</supgt;；在外界温度小于等于基膜熔点温度时，所述涂层的表面为多孔形貌，当外界温度大于基膜熔点温度时，所述涂层的表面析出聚烯烃熔出物，单个熔出物的面积≤4μm<supgt;2</supgt;，熔出物在所述涂层上的覆盖率A为10％≤A≤40％。本发明提供的隔膜，其聚烯烃基膜和涂层之间的配比达到一个优化的范围，使得高温时涂层和基膜能够有效结合，从而有效提高了隔膜的破膜温度。

技术研发人员：王艳杰,陈泽林,沈剑强,孙华,黄慧桢,林陆菁,陈秀峰
受保护的技术使用者：深圳市星源材质科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15