[发明专利]复合隔膜、电化学装置和终端设备

说明书

本申请涉及电池隔膜技术领域，提供了一种复合隔膜、电化学装置和终端设备。复合隔膜包括隔膜基材，以及覆盖隔膜基材的一表面的薄膜，薄膜为多孔薄膜；薄膜包括第一材料区、第二材料区和第三材料区，且第二材料区与第三材料区分设于第一材料区的两侧，并均与第一材料区相接；第一材料区的材料包括高分子聚合物；所述第二材料区的材料和所述第三材料区的材料均包括无机粒子，其中，所述第二材料区中所述无机粒子的质量百分含量为90％或以上；和/或所述第三材料区中所述无机粒子的质量百分含量为90％或以上。本申请提供的复合隔膜整体具有高破膜温度，且隔膜两端的边缘区域具有低热收缩率和高耐穿刺性。

技术领域

本申请属于电池隔膜技术领域，尤其涉及一种复合隔膜，一种电化学装置以及一种终端设备。

背景技术

随着电动汽车、智能终端和电子移动装置的发展，锂离子电池成为电子产品和新能源汽车行业最重要的器件之一。隔膜作为分隔部件，用于将电池正负极隔离。作为锂离子电池五大主材之一，隔膜在电池安全中扮演中重要的角色。当前最常用的隔膜为聚乙烯隔膜，该隔膜的热收缩率通常为MD＞10％(130℃/1h)，TD＞10％(130℃/1h)；且该隔膜的破膜温度通常＜160℃。所以，当电池在高温条件下工作时，隔膜受热熔融且收缩严重。隔膜的破损，导致电池的正极和负极直接接触，促发了电池内部的严重短路，电池发生热失控。

为提升隔膜的热稳定性，隔膜基材的表面通常涂覆涂层，该涂层通常为无机陶瓷层(氧化硅、氧化铝和氧化镁等)、有机高分子粘性涂层(PVDF和PMMA等)或有机耐高温高分子涂层(PI和芳纶层等)。无机陶瓷层和有机耐高温高分子涂层用以提高隔膜基材的热稳定性，满足相关产品在高温应用场景中的可靠性和安全性，防止电池起火燃烧甚至爆炸。有机高分子粘性涂层，用以改善和电极片的界面粘结性，提升电池整体硬度和强度，防止电芯变形，保证了电芯可靠性和安全性。但是，高分子材料如芳纶在高温下，高分子链的运动单元由之前的键长、键角转变为链段，分子链的运动加速，使得芳纶分子发生卷曲，导致热收缩偏高，该涂层的热收缩率达到6％(130℃/1h)甚至以上。因此，隔膜基材表面形成有机高分子粘性涂层的电池，在受热时隔膜易收缩导致电池头尾两端的内短路，该内短路发热严重会导致电池的大规模热失控。而且，高分子的穿刺强度较低，电池头尾处极片的毛刺极容易刺穿隔膜而使电池内部产生微短路，从而引发电池内部自放电。

发明内容

本申请的目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法，以及含有上述复合隔膜的电化学装置和终端设备，旨在解决现有的电池隔膜中，隔膜基材表面的芳纶层热收缩率较高，且穿刺强度较低，增加电池头尾两端内短路和微短路风险，影响电池性能的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请第一方面提供一种复合隔膜，包括隔膜基材，以及覆盖所述隔膜基材的一表面的薄膜，所述薄膜为多孔薄膜；

所述薄膜包括第一材料区、第二材料区和第三材料区，且所述第二材料区与所述第三材料区分设于所述第一材料区的两侧，并均与所述第一材料区相接；

所述第一材料区的材料包括高分子聚合物，且所述高分子聚合物的含量为所述第一材料区的材料总质量的30％或以上，所述第一材料区的破膜温度大于260℃；

所述第二材料区的材料和所述第三材料区的材料均包括无机粒子；

其中，以所述第二材料区的总质量为100％计，所述无机粒子的质量百分含量为90％或以上，所述第二材料区的破膜温度大于160℃，所述第二材料区的热收缩率小于3％@130℃1h；和/或

以所述第三材料区的总质量为100％计，所述无机粒子的质量百分含量为90％或以上，所述第三材料区的破膜温度大于160℃，所述第三材料区的热收缩率小于3％@130℃1h。