一种电池隔膜和二次电池的制作方法

本申请涉及二次电池，具体涉及一种电池隔膜和二次电池。

背景技术：

1、二次电池一般是由正负极、电解液和隔膜三部分组成。其中，隔膜的作用是隔离正负极防止电极短路，为活性离子传输提供通道，因此隔膜的性能直接影响到二次电池的电化学性能和安全性能。

2、目前，市场化的二次电池隔膜主要采用聚烯烃类隔膜，然而聚烯烃隔膜熔点较低且热稳定性能较差，在电池温度过高时会发生隔膜熔融现象，导致正负极接触而短路，引起电池起火爆炸。而且聚烯烃类隔膜的机械性能也较差，在外力冲击下隔膜容易破裂，隔膜破裂同样会导致电池内部瞬间发生大面积短路，引起电池起火爆炸。因此，有必要开发一种新型的电池隔膜以提升二次电池的安全性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种电池隔膜，该电池隔膜具有良好的热稳定性和结构强度，将其应用在二次电池中可有效提高电池的安全性。

2、本申请第一方面提供了一种电池隔膜，包括陶瓷颗粒和聚合物纤维，多个所述聚合物纤维交织形成三维网络结构，所述陶瓷颗粒分布在所述三维网络结构中；所述聚合物纤维的平均长度与所述电池隔膜的厚度的比值大于或等于2。

3、本申请的电池隔膜中，陶瓷颗粒具有强的耐高温性能和结构强度，可以保证电池隔膜在高温下或外力冲击下不易发生变形，提升电池隔膜的热稳定性和机械强度；陶瓷颗粒堆积能够形成较多的孔结构，有利于活性离子的传输；聚合物纤维起到固定陶瓷颗粒的作用，控制聚合物纤维的平均长度与电池隔膜的厚度的比值大于或等于2时，陶瓷颗粒能够稳定的填充在聚合物三维网络结构中，进而增强电池隔膜的力学和机械性能。

4、可选地，所述聚合物纤维的平均直径与所述陶瓷颗粒的dv50之比为1：(10～400)。

5、可选地，所述聚合物纤维的平均直径为10nm～500nm；所述聚合物纤维的平均长度为1μm～3000μm。

6、可选地，所述电池隔膜的厚度与所述陶瓷颗粒的dv50的比值为2.5～10。

7、可选地，所述陶瓷颗粒的平均球形度为0.2～0.8。

8、可选地，所述陶瓷颗粒的粒径分布满足：dv10/dv50＝0.5～1；dv90/dv50＝1～2。

9、可选地，所述电池隔膜中陶瓷颗粒的质量百分含量为20％～99％。

10、可选地，所述电池隔膜的厚度为5μm～35μm。

11、可选地，所述隔膜的孔隙率为20％～60％。

12、可选地，所述陶瓷颗粒包括al2o3、zro2、勃姆石、caso4、fe2o3、zno、sno2、tio2、sio2、mgo、bao、cao和baso4中的一种或多种。

13、可选地，所述聚合物纤维包括聚四氟乙烯及其共聚物、聚烯烃及其共聚物、聚醚及其共聚物、聚苯醚及其共聚物、聚硅氧烷及其共聚物和聚酯及其共聚物中的一种或多种。

14、可选地，所述电池隔膜的机械拉伸强度为0.1mpa～2mpa。

15、本申请第一方面提供的电池隔膜具有良好的热稳定性和机械强度，能够降低电池爆炸的风险，提高锂离子电池的安全性。

16、第二方面，本申请提供了一种二次电池，包括正极、负极、以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜。其中，所述隔膜包括本申请第一方面所述的电池隔膜。

技术特征：

1.一种电池隔膜，其特征在于，包括陶瓷颗粒和聚合物纤维，多个所述聚合物纤维交织形成三维网络结构，所述陶瓷颗粒分布在所述三维网络结构中；所述聚合物纤维的平均长度与所述电池隔膜的厚度的比值大于或等于2。

2.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚合物纤维的平均直径与所述陶瓷颗粒的dv50之比为1：(10～400)。

3.如权利要求1或2所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的厚度与所述陶瓷颗粒的dv50的比值为2.5～10。

4.如权利要求1-3任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒的平均球形度为0.2～0.8。

5.如权利要求1-4任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒的粒径分布满足：dv10/dv50＝0.5～1；dv90/dv50＝1～2。

6.如权利要求1-5任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述聚合物纤维的平均直径为10nm～500nm；所述聚合物纤维的平均长度为1μm～3000μm。

7.如权利要求1-6任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜中陶瓷颗粒的质量百分含量为20％～99％。

8.如权利要求1-7任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜中陶瓷颗粒的质量百分含量为80％～95％。

9.如权利要求1-8任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的厚度为5μm～35μm。

10.如权利要求1-9任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒包括勃姆石、al2o3、zro2、caso4、fe2o3、zno、sno2、tio2、sio2、mgo、bao、cao和baso4中的一种或多种；所述聚合物纤维包括聚四氟乙烯及其共聚物、聚烯烃及其共聚物、聚醚及其共聚物、聚苯醚及其共聚物、聚硅氧烷及其共聚物和聚酯及其共聚物中的一种或多种。

11.如权利要求1-10任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述隔膜的孔隙率为20％～60％。

12.如权利要求1-11任一项所述的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜的机械拉伸强度为0.1mpa～2mpa。

13.一种二次电池，其特征在于，包括正极、负极、以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，其中，所述隔膜包括如权利要求1-12任一项所述的电池隔膜。

技术总结
本申请提供了一种电池隔膜和二次电池，包括陶瓷颗粒和聚合物纤维，多个聚合物纤维交织形成三维网络结构，陶瓷颗粒分布在三维网络结构中；聚合物纤维的平均长度与电池隔膜的厚度的比值大于或等于2。该电池隔膜具有良好的热稳定性和结构强度，将其应用在二次电池中可有效提高电池的安全性，并且不会影响电池的循环性能和倍率性能，从而使电池具有优异的电化学性能。

技术研发人员：胡屹伟,郭姿珠,温昱祥
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11