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【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电化学,特别是涉及一种电池隔膜及其制备方法和二次电池。
技术介绍
1、随着社会的不断发展,能源问题、环境问题日益成为热点话题。二次电池,例如锂离子电池,作为一种新型储能设备,具有充放电电压平台高、循环寿命长、无污染、自放电小等优点。锂离子电池主要由正极极片、负极极片、电解液、隔膜四个部分组成,其中电池隔膜作为锂离子电池的关键组成部分之一,其主要功能有两点:(1)防止正极极片和负极极片直接接触而短路;(2)吸收电解液,为锂离子的迁移提供通道。
2、在过去的几十年中,聚烯烃电池隔膜因具有优异的化学稳定性、良好的机械强度以及价格低廉而被广泛应用于锂离子电池中。然而,聚烯烃电池隔膜仍存在许多缺陷,例如其电解液润湿性差、高温下易发生较大的收缩等。为了解决上述问题,现有技术通常在聚烯烃电池隔膜的多孔基材层上涂覆一层或多层功能性材料,但功能性材料的引入也使得涂覆后电池隔膜的绝缘性和稳定性变差,导致电池隔膜的抗击穿电压能力降低,此外若功能性材料涂层与多孔基材层之间的粘结力较低,涂层与多孔基材层之间也会有剥离的风险,影响电池隔膜的性能。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种具有较强的抗击穿电压能力以及较高的抗剥离强度的电池隔膜及其制备方法和二次电池。具体技术方案如下:
2、本申请的第一方面提供了一种电池隔膜,包括多孔基材层和设置于多孔基材层至少一个表面的涂层,涂层包括无机粒子和有机物,涂层的涂布面密度为c g/m2,涂层的厚度为h μm,电池隔膜的透气度增加值
3、在本申请的一些实施方案中,无机粒子的质量百分含量满足:82%≤w1≤97%,有机物的质量百分含量满足:3%≤≤18%。
4、在本申请的一些实施方案中,涂层的厚度满足:0.5≤h≤8,涂层的涂布面密度满足:1≤c≤10。
5、在本申请的一些实施方案中,无机粒子的松装密度为d3 g/cm3,无机粒子满足:2.3≤d1-d3≤3.1。
6、在本申请的一些实施方案中,无机粒子的粒度psd(particle sizedistribution,粒度分布)满足:0.38μm≤psd≤0.63μm,其中,
7、。
8、在本申请的一些实施方案中,无机粒子的表面羟基质量占比为0至0.06%。
9、在本申请的一些实施方案中,无机粒子选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化钙、勃姆石、氮化铝、氮化硼、硫酸钡、氟化钙、氟化钡或钛酸钡中的至少一种。
10、在本申请的一些实施方案中,有机物包括第一有机物,第一有机物选自丁苯橡胶、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、聚四氟乙烯、丙烯酸及其衍生物共聚物或丙烯酰胺及其衍生物共聚物中的至少一种,可选地,第一有机物可以为聚偏氟乙烯或丙烯酸树脂中的一种或其组合。基于涂层的质量,第一有机物的质量百分含量为w21,满足:3%≤w21≤10%。
11、在本申请的一些实施方案中,第一有机物的玻璃化转变温度(tg)为-40℃至100℃,且玻璃化转变温度的温度域≤12℃,其中,玻璃化转变温度的温度域为玻璃化转变温度终点与起点的差值。
12、在本申请的一些实施方案中,第一有机物在电解液中的溶胀率为40%至150%。
13、在本申请的一些实施方案中,第一有机物的剪切存留率为0至0.08%。
14、在本申请的一些实施方案中,涂层与多孔基材层之间的剥离强度≥39gf/15mm,电池隔膜的击穿电压≥1.70kv。
15、本申请的第二方面提供了一种本申请第一方面提供的电池隔膜的制备方法,包括以下步骤:(1)提供多孔基材层;(2)提供包括无机粒子和有机物的涂层浆料,有机物包括第一有机物;(3)将涂层浆料涂覆在多孔基材层的至少一个表面,干燥处理,得到包括涂层的电池隔膜。
16、在本申请的一些实施方案中,涂层浆料包括30-50份无机粒子、2-10份第一有机物以及40-70份溶剂。
17、在本申请的一些实施方案中,在第一有机物加入涂层浆料时,第一有机物的流量为3l/min至9l/min,涂层浆料的温度为18℃至30℃。
18、在本申请的一些实施方案中,涂层浆料的ph为7至10,粘度为5mpa·s至200mpa·s,涂层浆料中颗粒的psd为0.25μm至0.5μm。
19、在本申请的一些实施方案中,在涂层浆料的涂覆过程中,吸附辊频率与多孔基材层的厚度比值为4.8hz/μm至6hz/μm。
20、在本申请的一些实施方案中,干燥处理的烘箱温度与第一有机物玻璃化转变温度的绝对值差值为20℃至65℃。
21、本申请的第三方面提供了一种二次电池,其包括本申请第一方面提供的电池隔膜或第二方面提供的制备方法制得的电池隔膜。
22、本申请的有益效果:
23、本申请提供了一种电池隔膜及其制备方法和二次电池,涂层与多孔基材层之间的剥离强度≥20gf/15mm,电池隔膜的击穿电压≥0.5kv。本申请的电池隔膜具有良好的抗击穿电压能力和高的剥离强度。
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1.一种电池隔膜,包括多孔基材层和设置于所述多孔基材层至少一个表面的涂层,所述涂层包括无机粒子和有机物,
2.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的质量百分含量满足:82%≤W1≤97%,所述有机物的质量百分含量满足:3%≤≤18%。
3.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述涂层的厚度满足:0.5≤H≤8,所述涂层的涂布面密度满足:1≤C≤10。
4.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的松装密度为D3 g/cm3,所述无机粒子满足:2.3≤D1-D3≤3.1。
5.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的粒度PSD满足:0.38μm≤PSD≤0.63μm,其中,
6.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的表面羟基质量占比为0至0.06%。
7.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化钙、勃姆石、氮化铝、氮化硼、硫酸钡、氟化钙、氟化钡或钛酸钡中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电池隔膜,
9.根据权利要求8所述的电池隔膜,其中,所述第一有机物满足以下特征中的至少一者:
10.一种如权利要求1至9任一项所述的电池隔膜的制备方法,包括以下步骤:
11.根据权利要求10所述的制备方法,其满足以下特征中的至少一者:
12.一种二次电池,其包括权利要求1至9中任一项所述的电池隔膜或者根据权利要求10或11所述的制备方法制得的电池隔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜,包括多孔基材层和设置于所述多孔基材层至少一个表面的涂层,所述涂层包括无机粒子和有机物,
2.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的质量百分含量满足:82%≤w1≤97%,所述有机物的质量百分含量满足:3%≤≤18%。
3.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述涂层的厚度满足:0.5≤h≤8,所述涂层的涂布面密度满足:1≤c≤10。
4.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的松装密度为d3 g/cm3,所述无机粒子满足:2.3≤d1-d3≤3.1。
5.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的粒度psd满足:0.38μm≤psd≤0.63μm,其中,
6.根据权利要求1所述的电池隔膜,其中,所述无机粒子的表面羟基质量占比为0至0.06%。
7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:白麟,王聪,高飞飞,唐泽明,王琪,汤晓,秦文娟,刘杲珺,刘洪刚,储著新,白耀宗,
申请(专利权)人:中材锂膜南京有限公司,
类型:发明
国别省市:
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