[发明专利]一种电化学装置隔离膜及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种电化学装置隔离膜及其制备方法和用途。

背景技术

传统的电化学装置(如锂离子二次电池)大多采用聚烯烃多孔基膜作为隔离膜，以锂盐、有机溶剂及添加剂配制成的液态电解液，然后加上正极、负极和包装壳完成组装。为了提高该类电化学装置的循环使用寿命，业界通常有两个改善办法：(1)增加电解液的灌注量，保证在循环后期有不足电解液补给。但会导致装置外观鼓涨、变形，而且使用过程中容易发生漏液问题，不仅对电化学装置及其使用环境产生严重污染，而且直接影响电化学装置的可靠性。(2)在隔离膜上增加粘接层，使正负极/隔离膜界面形成良好粘接，从而形成更好的SEI膜，提高循环寿命。但该方法隔离膜厚度增加，影响电化学装置的整体厚度和能量密度，而且不能完全解决电解液不足的问题。

有鉴于此，有人开发了凝胶电解液，由有机大分子、引发剂和液态电解液组成，在电化学装置中合适的条件下凝胶电解液对阴阳极/隔离膜有一定的粘接性，而且不容易引起装置鼓涨和漏液。但是，该类凝胶电解液不仅对引发剂等原材料性能要求高、制备工艺复杂、存储条件要求严苛(温度、湿度、光照、时间等因素)、成本高，而且电化学装置内容易出现局部堆积胶团现象，从而影响电化学性能和装置外观。

因此，本领域需要提供一种简单高效、低成本且性能好的电化学装置及其关键隔离膜产品。

发明内容

本发明旨在提供一种高性能的电化学装置隔离膜，使获得的电化学装置界面粘接好，外观和硬度佳。

在本发明的第一方面，提供了一种电化学装置隔离膜，所述隔离膜包括多孔基膜层和功能层；所述多孔基膜层为多孔基膜或至少一面经过涂覆的多孔基膜；所述功能层包含选自无机材料、有机材料中的至少一种材料；所述功能层包括至少一层结构，且至少有一层包含有机材料。

在另一优选例中，所述无机材料选自三氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂中的至少一种；所述有机材料选自有机高分子材料和有机小分子材料中的一种或两种以上。

在另一优选例中，所述有机高分子材料选自下述的一种或两种以上：聚偏氟乙烯、聚丙烯酸改性的聚偏氟乙烯、含氟聚丙烯、四丙氟橡胶、含氟聚氨酯、端羟基含氟聚酯聚硅氧烷、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丙烯酸树脂、纯丙乳液、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、丁苯橡胶、环氧树脂、新戊二醇二丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺类、聚酯、纤维素衍生物、聚砜；更优选聚偏氟乙烯；所述有机小分子材料选自下述的一种或两种以上：具有多元异氰酸酯官能团的芳香族或脂肪族化合物、具有多元氨基官能团的化合物或具有多元羟基官能团的化合物。

在另一优选例中，所述具有多元异氰酸酯官能团的芳香族或脂肪族化合物选自下述的一种或两种以上：甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯-2，4-二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯和多次甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)；优选甲苯二异氰酸酯(TDI)和/或多次甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)。

在另一优选例中，所述具有多元氨基或多元羟基基官能团的化合物选自下述的一种或两种以上：乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，2，6-己三醇、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、葡萄糖、壳聚糖、淀粉、纤维素、多元酚、芳香族多元醇和聚乙二醇；更优选淀粉、聚乙烯醇和/或纤维素。

在另一优选例中，所述有机材料选自下述的一种或两种以上：分子量不小于10万的聚偏氟乙烯、分子量不小于1万的聚乙烯醇、甲苯二异氰酸酯(TDI)、多次甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)、淀粉、纤维素和壳聚糖；其中聚偏氟乙烯的分子量优选10-100万之间，聚乙烯醇的分子量优选1-20万之间。

在另一优选例中，所述功能层位于多孔基膜的一面或两面。

在另一优选例中，所述功能层的厚度为0.1-10μm；更优选0.5-5μm。

在本发明的第二方面，提供了一种如上所述的本发明提供的隔离膜的制备方法，所述方法包括步骤：

(1)将有机材料和去离子水混合，形成有机物浆料；

(2)将有机物浆料涂布在多孔基膜层上；所述多孔基膜层为多孔基膜或至少一面具有无机涂层的多孔基膜；

(3)干燥后得到如上所述的本发明提供的隔离膜。