[发明专利]隔离膜及电化学装置

说明书

本发明提供一种隔离膜及电化学装置，隔离膜包括多孔基膜体和多孔功能体，其中，多孔基膜体包括无纺布，多孔功能体位于多孔基膜体的一面或两面，多孔功能体包含多孔网状耐热层，且多孔网状耐热层的材料包含耐热聚合物，其中耐热聚合物可耐450℃高温，以保证耐热聚合物在450℃以下不断裂。本发明提供的隔离膜具有良好的倍率性能、耐高温性能、安全性能、高能量密度及长期循环寿命。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种隔离膜及电化学装置。

背景技术

锂离子电池的能量密度、倍率性能、安全性和长期循环寿命一直是用户较为关注的四大主要问题，其中隔离膜作为锂离子电池的主材之一，在锂离子电池的安全性和倍率性能中长期扮演着重要的角色，特别是如何进一步提升隔离膜的耐高温性能和透气性双重指标一直是研究者们长期探索的课题。

目前最常用的提升隔离膜耐高温性能的方法是在多孔基膜上涂覆耐高温无机材料，最常见的是氧化铝或勃姆石材料，可以在120℃1h的条件下将隔离膜的热收缩提升1％～3％，然而在更高温度下，例如高于150℃时，尽管涂覆了无机耐高温材料的隔离膜仍然会严重收缩。另一方面，由于耐高温无机材料相对较重，会严重增加隔离膜的面密度，从而降低电池的能量密度。另外，涂覆了无机耐高温材料的隔离膜与正负极界面不产生粘接，电池长期循环过程中会产生界面变形和析锂。

隔离膜的透气性主要是多孔基材的贡献，目前较为常见的多孔基材有聚乙烯湿法基材和聚丙烯干法基材，但很难满足当前很多客户对大倍率型电池的透气要求，而且鉴于当前材料和工艺的局限性，很难进一步大幅度提升其孔隙率。各种材料的无纺布隔离膜可以很好解决这个问题，具有很低的透气性，但无纺布基材的大孔径给电池安全造成严重威胁。

针对以上问题，有必要研究一种更耐高温，质量轻，高安全，具有一定界面粘接作用的隔离膜。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隔离膜及电化学装置，用于解决现有技术中隔离膜的倍率性能、耐高温性能、安全性能、高能量密度和长期循环寿命较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种隔离膜，所述隔离膜包括：多孔基膜体和多孔功能体；所述多孔功能体位于所述多孔基膜体的一面或两面；所述多孔功能体包含多孔网状耐热层，所述多孔网状耐热层的材料包含耐热聚合物，其中所述耐热聚合物可耐450℃高温，以保证所述耐热聚合物在450℃以下不断裂。

优选地，所述耐热聚合物包含对位芳纶及间位芳纶组成群组中的一种。

优选地，所述多孔基膜体包含多孔基膜或至少一面经过涂覆的多孔基膜，且所述多孔基膜体至少包括一层多孔基膜层，其中所述多孔基膜层包含无纺布基材。

进一步地，所述无纺布基材的材料包含由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、粘胶纤维、聚乙烯组成的群组中的至少一种，其中，所述聚乙烯包含高密度聚乙烯。

优选地，所述多孔功能体包含多层所述多孔网状耐热层，多层所述多孔网状耐热层均包含所述耐热聚合物。

优选地，所述多孔功能体包含多层所述多孔网状耐热层及至少一层多孔网状粘接层，其中，所述多孔网状粘接层均包含有机材料及无机材料所组成群组中的一种或两种组成的混合物。

进一步地，所述无机材料包含由氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化铈、碳酸钙、氧化钙、氧化锌、氧化镁、钛酸铈、钛酸钙、钛酸钡、硫酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂组成的群组中的至少一种；所述有机材料包含由丙烯酸树脂、聚烯烃、芳纶、聚酰亚胺、聚酯、甲基丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、六氟乙烯、聚四氟乙烯组成的群组中的至少一种。

优选地，所述多孔基膜体的厚度不大于50μm，所述多孔基膜体的透气值不大于100s/100ml。