[发明专利]有机/无机复合多孔隔离膜及其制备方法及电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种有机/无机复合多孔隔离膜及其制备方法及电化学装置。

背景技术

为了解决传统的以聚烯烃多孔基材为隔离膜的电化学装置（如锂离子二次电池）存在的易内短路等安全问题，很多专利申请都公开了由多孔基板、无机颗粒和粘结剂聚合物组成的有机/无机复合多孔隔膜。

于2012年7月2日公布的中国专利申请公布号CN102610773A公开了一种聚合物锂离子电池及其隔膜，隔膜包括多孔基材、无机物涂层和有机物涂层，该有机物涂层呈岛状和/或线状分布，且涂覆于多孔基材和/或无机物涂层表面。然而在该专利申请的技术方案中，涂层涂覆时采用的是NMP、乙醇等有机溶剂，且要进行多次涂覆的工艺。

于2009年9月23日公开的中国专利申请公开号CN101542777A公开了一种具有多孔活性涂层的有机/无机复合隔膜以及包含该隔膜的电化学器件，其中在多孔基材上用无机颗粒和粘结剂聚合物的混合物涂覆而成的多孔隔离膜，所述粘结剂聚合物采用了与水滴的接触角不同的两种粘结剂聚合物的混合物，以控制聚合物共混物的亲水性；于2010年10月13日公布的中国专利申请公布号CN101861667A公开了一种具有多孔涂层的隔膜及含有所述隔膜的电化学装置，其中选用了第一单体单元和第二单体单元的共聚物，第一单体单元的水接触角为0-49°、第二单体单元的水接触角为50-130°，以提高有机/无机复合隔膜热稳定性的协同效应。虽然上述这两个专利申请均是采用一次涂布工艺，且可以采用水作为溶剂，然而却需要精心选择所用聚合物或单体的水接触角的范围，否则会严重影响所得隔膜的各项性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种有机/无机复合多孔隔离膜及其制备方法及电化学装置，其制备工艺简单且所述有机/无机复合多孔隔离膜具有良好的性能。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种有机/无机复合多孔隔离膜，其包括：多孔基材；以及有机/无机复合多孔涂层，涂布在所述多孔基材的至少一个面上；其中，所述有机/无机复合多孔涂层包括无机颗粒、粘结剂和具有至少两种溶胀程度的有机颗粒，其中所述有机颗粒经由增塑剂进行溶胀。

在根据本发明第一方面所述的有机/无机复合多孔隔离膜中，所述有机/无机复合多孔涂层可为岛面状，所述岛面状由相互连接的岛状区域和面状区域组成，其中，以平均溶胀程度计，溶胀程度在平均溶胀程度以上的有机颗粒主要分布在岛状区域的表面，无机颗粒以及溶胀程度在平均溶胀程度之下的有机颗粒主要分布在岛状区域的内部和面状区域。

为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种有机/无机复合多孔隔离膜的制备方法，其用于制备根据本发明第一方面所述的有机/无机复合多孔隔离膜，包括步骤：将有机颗粒的分成至少两份；将第一份有机颗粒加入到增塑剂中一起加热搅拌，以对加入的第一份有机颗粒进行溶胀，之后将第二份有机颗粒再加入并搅拌，以对加入的第二份有机颗粒进行溶胀，依此类推，依据加入的先后顺序，各份有机颗粒的溶胀程度由高到低变化；将得到的具有至少两种溶胀程度的有机颗粒与粘结剂一起加入溶剂中混合，搅拌均匀后加入无机颗粒，再搅拌均匀，从而得到有机/无机复合浆料；将有机/无机复合浆料涂布在多孔基材的至少一个面上；以及对带有机/无机复合多孔涂层的多孔基材进行干燥处理。

在根据本发明第二方面所述的有机/无机复合多孔隔离膜的制备方法中，所述溶剂为可去离子水，且所述多孔基材与去离子水不相浸润。

为了实现上述目的，在第三方面，本发明提供了一种电化学装置，其具有根据本发明第一方面所述的有机/无机复合多孔隔离膜。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明第一方面所述的有机/无机复合多孔隔离膜中，所述有机/无机复合多孔涂层使得所述隔离膜可形成优异的界面，从而降低了有机颗粒堵孔的风险，有利于提高所述隔离膜的透气性；溶胀的有机颗粒可导离子，从而改善了所述隔离膜的导电率。岛面状的有机/无机复合多孔涂层可以使得该有机/无机复合多孔隔离膜的透气性、导电率等性能更优异。