隔离膜及其制备方法、二次电池和用电装置制造方法及图纸

本申请提供了一种隔离膜及其制备方法、二次电池和用电装置，隔离膜包括第一基膜和设于所述第一基膜上的涂层，所述涂层包含热敏功能材料，所述热敏功能材料包括耐高温芯层和包覆于所述耐高温芯层上的热敏皮层；并涉及相应的隔离膜的制备方法、二次电池和用电装置。所述隔离膜具有较低的闭孔温度和较高的穿刺强度，从而改善相应的电池的安全性能。从而改善相应的电池的安全性能。从而改善相应的电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
隔离膜及其制备方法、二次电池和用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及一种隔离膜及其制备方法、二次电池和用电装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。
[0003]由于二次电池取得了极大的发展，因此对其安全性能也提出了更高的要求。安全性能优异的电池对隔离膜具有很高的要求。例如，安全性能优异的电池隔离膜应该具有较低的热失控风险，从而避免电池发生短路或其它异常时电芯发生热失控；同时还要求隔离膜具有较高的机械安全性能。
[0004]因此，寻求安全性能更加优异的隔离膜是本领域技术人员重点关注的方向之一。

技术实现思路

[0005]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种隔离膜，其不仅具有较低的闭孔温度，而且具备较高的穿刺强度，从而能够提升电池的安全性能。
[0006]为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种隔离膜，包括第一基膜和设于所述第一基膜上的涂层，所述涂层包含热敏功能材料，所述热敏功能材料包括耐高温芯层和至少部分包覆于所述耐高温芯层上的热敏皮层。
[0007]本申请的隔离膜通过在第一基膜上设置涂层，该涂层中包含热敏功能材料，且该热敏功能材料为热敏皮层包覆耐高温芯层形成的核壳结构；当电芯发生异常温度急速升高时，热敏功能材料中的热敏皮层能够及时感应并发生熔融封闭隔离膜中间的孔洞，阻断锂离子的迁移，阻隔热量的进一步放大积聚；而且，该涂层中的耐高温芯层在温度异常升高时能够保持稳定不变形，在阻隔热量扩散的同时，能够保持隔离膜结构不收缩，从而能够提升隔离膜的机械强度，使隔离膜具有较高的穿刺强度，具有较好的机械安全性能。
[0008]在任意的实施方式中，所述热敏皮层的熔点为80℃～140℃。可以理解，所述耐高温芯层至少在80℃～140℃下能够保持稳定不变形。
[0009]在任意的实施方式中，所述热敏皮层包括聚乙烯皮层、聚丁烯皮层、乙烯丙烯共聚物皮层、聚乙烯蜡皮层、聚氧化乙烯蜡皮层、聚丙烯蜡皮层中的一种或多种。这些热敏皮层材料的熔点较低，可使隔离膜的闭孔温度在80℃～140℃之间。当电芯温度达到80℃～140℃时，该热敏皮层即可发生熔融闭孔，阻断热量积聚，从而有效地提升电池的安全性能。
[0010]在任意的实施方式中，所述耐高温芯层包括无机颗粒。
[0011]在任意的实施方式中，所述无机颗粒包括勃姆石(γ
‑
AlOOH)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(BaSO4)、氧化镁(MgO)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、二氧化硅(SiO2)、二氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)、氧化钙(CaO)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化镍(NiO)、氧化铈
(CeO2)、钛酸锆(ZrTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)、氟化镁(MgF2)中的一种或多种。由此，上述的无机颗粒不仅作为热敏皮层的载体材料，而且可以提高隔离膜的耐热性能。
[0012]在任意的实施方式中，所述无机颗粒为通过硅烷偶联剂进行表面改性的无机颗粒。由此，通过硅烷偶联剂对无机颗粒进行表面改性，在无机颗粒的表面接入有机基团，可以提高有机材料的热敏皮层与无机颗粒之间的结合力。
[0013]在任意的实施方式中，硅烷偶联剂包括3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)、N
‑
(β
‑
氨乙基
‑
γ
‑
氨丙基)甲基二甲氧基硅烷(DL602，国外对应牌号为KBM
‑
602)和乙烯基三甲氧基硅烷(DL171)中的一种或多种。
[0014]在任意的实施方式中，所述热敏功能材料的粒径分布为0.2μm～3μm；可选地，热敏功能材料的粒径分布为0.6μm～1.0μm。热敏功能材料的粒径在此范围内，可使隔离膜的平整性较好，且不会堵塞基膜的微孔结构，不会对隔离膜的透过性造成不利影响。
[0015]在任意的实施方式中，所述耐高温芯层包括有机聚合物纤维。
[0016]在任意的实施方式中，所述有机聚合物纤维包括芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰亚胺纤维、聚碳酸酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚醚酮纤维、聚砜纤维、聚芳酯纤维中的一种或多种。
[0017]在任意的实施方式中，所述有机聚合物纤维的直径为50nm～2000nm。
[0018]在任意的实施方式中，所述热敏皮层的厚度为10nm～1000nm；可选地，热敏皮层的厚度为60nm～150nm。
[0019]在任意的实施方式中，所述涂层还包括粘结剂。
[0020]在任意的实施方式中，所述粘结剂包括偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯
‑
三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯
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乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈
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苯乙烯
‑
丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯
‑
丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯中的一种或多种。由此，上述的粘结剂与热敏功能材料按照特定配比混合，即可获得涂层浆料。
[0021]在任意的实施方式中，所述涂层中所述热敏功能材料和所述粘结剂的质量比为2:1～8:1。
[0022]在任意的实施方式中，耐高温芯层采用无机颗粒，所述涂层的厚度为0.5μm～5μm。
[0023]在任意的实施方式中，耐高温芯层采用有机聚合物纤维，直接以第一基膜为基底进行静电纺丝，形成外层包覆有热敏功能材料的有机聚合物纤维，压合后形成厚度为2μm～20μm的涂层。
[0024]在任意的实施方式中，所述隔离膜还包括第二基膜，所述第一基膜、所述涂层和所述第二基膜依次复合。
[0025]在任意的实施方式中，所述第一基膜和所述第二基膜分别独立地选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪
唑、聚醚砜、聚苯醚、环烯烃共聚物、聚苯硫醚和聚乙烯萘中的一种或多种。
[0026]本申请的第二方面还提供一种本申请第一方面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离膜，其特征在于，包括第一基膜和设于所述第一基膜上的涂层，所述涂层包含热敏功能材料，所述热敏功能材料包括耐高温芯层和至少部分包覆于所述耐高温芯层上的热敏皮层。2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述热敏皮层的熔点为80℃～140℃。3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述热敏皮层包括聚乙烯皮层、聚丁烯皮层、乙烯丙烯共聚物皮层、聚乙烯蜡皮层、聚氧化乙烯蜡皮层、聚丙烯蜡皮层中的一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述耐高温芯层包括无机颗粒；可选地，所述无机颗粒包括勃姆石、氧化铝、硫酸钡、氧化镁、氢氧化镁、二氧化硅、二氧化锡、氧化钛、氧化钙、氧化锌、氧化锆、氧化钇、氧化镍、氧化铈、钛酸锆、钛酸钡、氟化镁中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的隔离膜，其特征在于，所述无机颗粒为硅烷偶联剂表面改性的无机颗粒。6.根据权利要求5所述的隔离膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基
‑
γ
‑
氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。7.根据权利要求1、2、3、5、6中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述热敏功能材料的粒径分布为0.2μm～3μm；可选地，所述热敏功能材料的粒径分布为0.6μm～1.0μm。8.根据权利要求1至3中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述耐高温芯层包括有机聚合物纤维；可选地，所述有机聚合物纤维包括芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰亚胺纤维、聚碳酸酯纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚醚酮纤维、聚砜纤维、聚芳酯纤维中的一种或多种。9.根据权利要求8所述的隔离膜，其特征在于，所述有机聚合物纤维的直径为50nm～2000nm。10.根据权利要求1、2、3、5、6、9中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述热敏皮层的厚度为10nm～1000nm；可选地，所述热敏皮层的厚度为60nm～150nm。11.根据权利要求1、2、3、5、6、9中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述涂层还包括粘结剂；可选地，所述粘结剂包括偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯
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三氯乙烯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆雪颖，杨建瑞，欧阳楚英，孙成栋，黄思应，王耀辉，王兆光，韩崇旺，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：