[发明专利]电池隔膜及其制备方法、电池

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池隔膜及其制备方法、电池。制备方法包括将核‑壳结构组合物负载于多孔且无热收缩的聚合物基膜上。核‑壳结构组合物中的核体为金属有机框架材料，壳层为熔点为150℃～220℃的聚合物材料。制备多孔且无热收缩的聚合物基膜的方法包括将含有极性基团且耐250℃～500℃的有机聚合物溶解于第一有机溶剂，制备液膜；用第二有机溶剂将液膜溶胀，并将第一有机溶剂溶出以成孔，制备多孔凝胶态膜；拉伸多孔凝胶态膜后置于溶剂中稳定结构和形状，制备聚合物基膜。制得的电池隔膜不会发生热收缩，且能够有效阻隔气体在电极之间穿梭。还提供了一种电池隔膜和包括该电池隔膜的电池。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池隔膜及其制备方法、电池。

背景技术

热失控是电池最具破坏性的失效方式，伴随着起火、爆炸等剧烈反应，可在数秒钟内使电池急剧升温至400℃～1000℃。

隔膜作为电池的关键材料之一，其基本功能是隔离正负极，提供离子传输通道，防止电池内短路，保障电池安全。目前隔膜市场的主导产品为聚烯烃材质的微孔隔膜。然而，由于其熔点较低(聚乙烯仅为136℃，聚丙烯仅为165℃)，而具有严重的热收缩特性。这一特性会导致隔膜面积变小，从而极易引发电池内短路导致热失控。

此外，在隔膜层面发生的热失控除了因其面积变小之外，电池内部极片之间亦会因气体物质穿过隔膜在正负极之间窜扰而引发内短路和热失控。热失控的发生主要以正极材料释放出的氧气扩散到负极表面发生放热反应为主。放热反应的发生会推高电池的局部温度，诱导热失控的发生。

因此，制备一种不会发生热收缩且能够有效阻隔电极之间的物质穿梭的电池隔膜具有重要意义。

发明内容

基于此，本发明提供了一种电池隔膜及其制备方法、电池。该电池隔膜通过选用多孔且不会发生热收缩的聚合物基膜及负载于其上的核-壳结构组合物，实现了隔膜无热收缩，且能够有效阻隔气体物质在电极之间穿梭，从而能够有效抑制热失控的发生。

本发明一方面，提供一种电池隔膜的制备方法，其包括将核-壳结构组合物负载于多孔且无热收缩的聚合物基膜上；

所述核-壳结构组合物中的核体为金属有机框架材料，所述核-壳结构组合物中的壳层选自熔点为150℃～220℃的聚合物材料；

制备所述多孔且无热收缩的聚合物基膜的方法包括以下步骤：

将含有极性基团且耐250℃～500℃的有机聚合物溶解于第一有机溶剂，制备液膜；

使用第二有机溶剂将所述液膜溶胀，并将所述第一有机溶剂溶出以成孔，制备多孔凝胶态膜；

将所述多孔凝胶态膜进行拉伸后置于溶剂中以稳定结构和形状，制备聚合物基膜。

在一些实施方式中，所述金属有机框架材料选自A_xFe₂(BDP)₃，其中A为Li⁺、Na⁺或K⁺，0x≤2。

在一些实施方式中，所述熔点为150℃～220℃的聚合物材料选自乙烯-丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮及聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

在一些实施方式中，所述核体的直径为0.05μm～0.75μm；和/或

所述壳层的厚度为0.02μm～0.55μm。

在一些实施方式中，所述含有极性基团且耐250℃～500℃的有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺酸、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。