一种多孔隔膜、其制备方法及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多孔隔膜、其制备方法及电化学装置。本发明专利技术的多孔隔膜，包括基膜层和位于所述基膜层一侧的有机多孔涂层，所述有机多孔涂层的孔隙率为20%~80%，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔面积占比为10%~70%，所述有机多孔涂层的内部孔的平均孔径为0.01~2.0μm，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的平均孔径为0.01~2.0μm，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的平均孔径与内部孔的平均孔径的比值为1:5~2:1，该隔膜同时具有优良的正极粘合性、保液性、透气性及离子传导性，进而可有效提升电池的电化学性能。而可有效提升电池的电化学性能。而可有效提升电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔隔膜、其制备方法及电化学装置


[0001]本专利技术涉及电化学装置用隔膜，具体而言，涉及一种多孔隔膜、其制备方法及具有该多孔隔膜的电化学装置。

技术介绍

[0002]隔膜是具有多孔结构的电绝缘性薄膜，其是二次电池的重要组成部分，主要用来隔开正极片和负极片，防止二次电池内部短路。传统的隔膜主要采用聚烯烃多孔膜，例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）的单层膜或多层复合膜。但是，聚烯烃隔膜的熔点较低，在温度过高时会发生严重热收缩，当二次电池使用过程中内部热积聚时，聚烯烃隔膜容易变形使正极片和负极片直接接触，引发二次电池内部短路，存在引起火灾或者爆炸等安全隐患。
[0003]为了提高聚烯烃隔膜的耐温性，目前市场主要使用陶瓷涂布于聚烯烃基膜表面来实现，赋予隔膜高耐热功能，降低隔膜的热收缩率，从而更有效地减少锂离子电池内部短路，防止因电池内部短路而引起的电池热失控。但是单纯的陶瓷涂覆，容易导致隔膜与电极之间的粘合性不足。因此在此基础上，引入有机涂层，进一步提升与电极之间的粘合性，较为成熟是使用PVDF类物质作为有机涂层。
[0004]但是当形成基膜
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无机涂层
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有机涂层进行多层复合时，又带来了新的问题：由于制备方法的限制，有机涂层的表面孔隙率过低，即有机涂层表面会部分阻挡基材孔道，导致隔膜整体表面的孔径、孔隙率降低，虽然这种结构有利于提升隔膜与电极之间的粘合性，提高隔膜对电解液的浸润性和保液率，但同时也会降低隔膜整体透气性能，使得离子通道减少，阻碍锂离子迁移，增加电池内阻，影响电池倍率和低温性能。
[0005]公开号为CN104508864B的中国专利从粘结性多孔层涂布量偏差的角度考虑，认为粘接性多孔层的涂布量产生偏差，则与电极的粘接性也容易产生偏差，通过设置单位面积重量的标准偏差在一定的范围内，能够同时实现确保充分的粘接性和离子透过性，但是该方法只是从整体上体现涂层涂覆的均一性，有一定的效果，但实际生产过程中对于两个问题解决的影响有限。
[0006]因此，亟需一种方法能够使得隔膜的正极粘合性、保液率及透气性均得以充分发挥。鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多孔隔膜、其制备方法及电化学装置，该多孔隔膜兼具优良的正极粘合性、保液性、透气性及离子传导性，有利于提升锂电池的使用性能。
[0008]本专利技术是这样实现的：本专利技术提供一种多孔隔膜，至少包括基膜层和位于所述基膜层一侧的有机多孔涂层，所述有机多孔涂层的孔隙率为20%~80%，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔面积占比为10%~70%；
需要说明的是，所述有机多孔涂层的内部是指有机多孔涂层中与表面距离为有机多孔涂层总厚度的10％以上的部分，其内部孔与所述有机多孔涂层表面的距离为有机多孔涂层总厚度的10％以上。而文中所提到的表面孔是指该表面上的平面孔，所述有机多孔涂层的表面孔是指其一侧表面上的平面孔，所述基膜层的表面孔是指基膜层一侧表面上的平面孔。
[0009]在其中一个具体实施方案中，所述有机多孔涂层的内部孔的平均孔径为0.01~2.0 μm，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的平均孔径为0.01~2.0 μm，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的平均孔径与内部孔的平均孔径的比值为1:5~2:1。
[0010]在其中一个具体实施方案中，所述基膜层靠近有机多孔涂层的表面孔面积占比为5%~60%，所述基膜层靠近有机多孔涂层的表面孔面积占比与有机多孔涂层远离基膜层表面孔的孔面积的比值为0.3~1.5。
[0011]在其中一个具体实施方案中，所述基膜的孔隙率为20%~60%，所述基膜层靠近有机多孔涂层的表面孔的孔径分布为1.0~3.0。
[0012]在其中一个具体实施方案中，所述多孔隔膜的Gurley值为100~300 s/100cc。
[0013]在其中一个具体实施方案中，所述多孔隔膜的保液率为50%~95%。
[0014]在其中一个具体实施方案中，所述多孔隔膜的粘结强度为3~20 N/m 。
[0015]在其中一个具体实施方案中，所述有机多孔涂层为选自含氟乙烯聚合物的树脂形成的有机多孔涂层，所述含氟乙烯聚合物的树脂包括偏二氟乙烯均聚物、偏二氟乙烯与其它可共聚单体的共聚物、或其混合物，与偏二氟乙烯共聚的单体包括选自如下中的至少一种：四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、1,2
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二氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚、二氟苯并
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1,3
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间二氧杂环戊烯、全氟
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2,2
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二甲基
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1,3
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二氧杂环戊烯以及三氯乙烯。
[0016]在其中一个具体实施方案中，所述有机多孔层单层厚度为0.3~2 μm，所述基膜层的厚度为2~14 μm。
[0017]在其中一个具体实施方案中，所述的多孔隔膜还包括位于基膜层与有机多孔涂层之间的含有陶瓷颗粒的无机层，所述无机层主要由陶瓷颗粒堆叠而成，所述陶瓷颗粒的平均粒径为0.2~1.0 μm，所述陶瓷颗粒为氧化铝、勃姆石、碳酸钙、水滑石、蒙脱土、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化镁、氮化硼、氮化硅、氮化铝、氮化钛、碳化硼、碳化硅、碳化锆中的一种或几种。
[0018]本专利技术还提供了一种所述多孔隔膜的制备方法，具体步骤为：步骤1、有机多孔涂层胶液的制备：将含氟乙烯聚合物的树脂、非氟树脂粘合剂分散至有机溶剂中，形成有机多孔涂层胶液，其中有机溶剂选自N,N
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二甲基甲酰胺、N
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甲基吡咯烷酮、丙酮、N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种，整个有机多孔涂层胶液的含水率低于5wt%；步骤2、提供基膜层，将步骤1制备的有机多孔涂层胶液在基膜层的一面或两面上，在空气湿度为20%~80%条件下处理0.2~15 s，然后浸渍在室温凝固浴中使其凝固，形成多孔凝胶的有机多孔涂层，进行清洗、烘干，得到多孔隔膜。
[0019]在其中一个具体实施方案中，含氟乙烯聚合物的树脂在有机多孔涂层胶液中的质量占比为1wt%~10wt%。
[0020]本专利技术还提供了一种电化学装置，包含正极、负极、非水电解液和以上所述的多孔隔膜。
[0021]本专利技术的有益效果：根据本专利技术得到的有机/无机复合层多孔隔膜，具有优异的电极和层间粘结性能、高温尺寸稳定性以及良好的透气性，使得最终形成的锂电池能量密度高，循环性能优异，进而解决了现有技术中隔膜的粘接强度和离子传导性无法兼顾的技术问题。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔隔膜，至少包括基膜层和位于所述基膜层一侧的有机多孔涂层，其特征在于，所述有机多孔涂层的孔隙率为20%~80%，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔面积占比为10%~70%；所述有机多孔涂层的内部孔与所述有机多孔涂层表面的距离为有机多孔涂层总厚度的10％以上；所述有机多孔涂层的内部孔的平均孔径为0.01~2.0 μm，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的平均孔径为0.01~2.0 μm，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的平均孔径与内部孔的平均孔径的比值为1:5~2:1。2.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述有机多孔涂层内部孔的孔径分布为1.0~3.0，所述有机多孔涂层远离基膜层的表面孔的孔径分布为1.0~3.0。3.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述基膜层的孔隙率为20%~60%，所述基膜层靠近有机多孔涂层的表面孔面积占比为5%~60%，所述基膜层靠近有机多孔涂层的表面孔面积占比为有机多孔涂层远离基膜层的表面孔面积占比的0.3~1.5。4.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述基膜层靠近有机多孔涂层的表面孔的孔径分布为1.0~3.0。5.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述多孔隔膜的Gurley值为100~300 s/100cc。6.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述多孔隔膜的保液率为50%~95%。7.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述多孔隔膜的粘结强度为3~20 N/m。8.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于，所述有机多孔涂层为选自含氟乙烯聚合物的树脂形成的有机多孔涂层，所述含氟乙烯聚合物的树脂包括偏二氟乙烯均聚物、偏二氟乙烯与其它可共聚单体的共聚物、或其混合物，与偏二氟乙烯共聚的单体包括选自如下中的至少一种：四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、1,2
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二氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马平川，高飞飞，孙源，李论，刘杲珺，
申请(专利权)人：中材锂膜宁乡有限公司，
类型：发明
国别省市：