一种隔膜、二次电池及用电装置的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种隔膜、二次电池及用电装置。

背景技术：

1、二次电池，特别是锂离子电池，由于高储能，长寿命等优点在储能及动力电源等领域备受关注。绝缘多孔隔膜作为锂离子电池的四大组成结构之一，在电池中主要起到隔离正负极，防止电池短路的作用，同时允许电解质离子通过，从而产生电流。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性，性能优异的电池隔膜对提高电池的综合性能具有重要作用。

2、闭孔温度是隔膜的重要特性之一。为了保障锂离子的自由通过，隔膜都具有大量贯通的微孔结构，电池内部短路时由于剧烈的电化学反应会产生大量的焦耳热，当温度达到隔膜的闭孔温度时，隔膜会通过收缩闭孔阻碍锂离子的通过，从而使得电池内阻急剧上升并避免了进一步热失控的发生。但目前商业化的电池隔膜多为单层聚烯烃膜，其膜闭孔温度一般高于138℃，当锂离子电池在过充或其它滥用条件下，电芯内部温度有可能急剧上升，降低隔离膜材料的闭孔温度可以在电芯内部温度上升到一定程度时及时闭孔阻断锂离子传输，防止电芯进一步发生热失控现象而导致安全事故。

3、电芯在滥用下，内部温度可能持续升高，隔膜闭孔后，电芯内部积累的热量有可能使隔膜发生熔化破损，造成正负极接触短路导致热失控，引发安全事故，因此提升隔膜破膜温度对于保障电池安全性具有重要意义。

4、隔膜对电解液的浸润性好坏会影响锂离子电池的循环性能。锂离子电池常用聚烯烃隔膜浸润性较差，严重影响锂离子电池的循环性能，限制了锂离子电池的发展。

5、因此，隔膜需要同时满足：(1)在相对较低温度下正常闭孔，隔断电池正负极反应，使电池停止工作；(2)极端条件下，在反应停止但电芯内部温度继续上升时，隔膜仍有较高的破膜温度，保持尺寸稳定不致破孔；(3)隔膜还应具有较高的电解液浸润性能，以及较强的机械性能，使电池具有较高的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种隔膜、二次电池及用电装置，本发明的隔膜具有低闭孔温度、高破膜温度，以及较强的机械性能，且浸润性良好，应用于二次电池使得电池具有优异的循环性能和使用寿命。

2、为实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种隔膜，所述隔膜包括第一膜层和设置于第一膜层至少一个表面的第二膜层；

3、所述第一膜层包括线性低密度聚乙烯，所述第二膜层包括高密度聚乙烯；

4、所述隔膜层满足：m＝5～90％；

5、

6、其中，m表示隔膜在130℃二甲苯中的溶解残留重量比，m0表示隔膜在溶解于二甲苯前的初始重量，m1表示隔膜溶解于130℃二甲苯中至恒重后的重量。

7、作为本发明的优选实施方案，所述线性低密度聚乙烯的相对密度为0.90～0.94g/cm3，所述高密度聚乙烯的相对密度为0.93～0.96g/cm3。

8、作为本发明的优选实施方案，所述线性低密度聚乙烯的分子量为3～30万，熔点为120～130℃。

9、作为本发明的优选实施方案，所述高密度聚乙烯的分子量为50～200万，熔点为135～150℃。

10、作为本发明的优选实施方案，所述第二膜层还包括耐热填充材料，所述第二膜层包括如下重量份的组分：76～95份所述高密度聚乙烯，2～15份所述耐热填充材料；所述耐热填充材料包括无机耐热颗粒、无机耐热纤维、高分子耐热纤维中的至少一种。

11、作为本发明的优选实施方案，所述无机耐热颗粒的dv50为1～100nm。

12、作为本发明的优选实施方案，所述无机耐热颗粒包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝中至少一种。

13、作为本发明的优选实施方案，所述高分子耐热纤维包括聚酰亚胺纤维、涤纶纤维、芳纶纤维、纤维素纤维、聚酯纤维中的至少一种。

14、作为本发明的优选实施方案，所述无机耐热纤维包括石棉纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的至少一种。

15、作为本发明的优选实施方案，所述无机耐热纤维和高分子耐热纤维的平均长度为0.01μm～1mm，长径比为0.2～1000。

16、作为本发明的优选实施方法，所述第一膜层的孔隙率小于第二膜层的孔隙率。

17、作为本发明的优选实施方案，所述隔膜的孔隙率为30％～70％。

18、作为本发明的优选实施方案，所述隔膜的厚度h3为4～20μm。

19、作为本发明的优选实施方案，所述第二膜层的厚度h2与第一膜层的厚度h1比为0.3～2。

20、在本发明的第二方面，本发明提供了一种二次电池，包括所述隔膜。

21、在本发明的第三方面，本发明提供了一种用电装置，包括所述二次电池，所述二次电池作为所述用电装置的供电电源。

22、本发明的有益效果在于：

23、本发明提供了一种隔膜及二次电池、用电装置。所述隔膜包括第一膜层和设置于第一膜层至少一个表面的第二膜层，其中第一膜层包括线性低密度聚乙烯，第二膜层包括高密度聚乙烯。通过第一膜层和第二膜层的配合，隔膜具有低闭孔温度、高破膜温度，且浸润性良好，另外，隔膜在130℃二甲苯中的溶解残留重量比m为5％～90％，能够提升隔膜的机械性能。其应用于二次电池后，有助于电池具有优异的循环性能和使用寿命。

技术特征：

1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括第一膜层和设置于第一膜层至少一个表面的第二膜层；

2.根据权利要求1所述隔膜，其特征在于，所述第二膜层还包括耐热填充材料，所述第二膜层包括如下重量份的组分：76～95份所述高密度聚乙烯，2～15份所述耐热填充材料；所述耐热填充材料包括无机耐热颗粒、无机耐热纤维、高分子耐热纤维中的至少一种。

3.根据权利要求2所述隔膜，其特征在于，所述无机耐热颗粒包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝中至少一种；

4.根据权利要求1所述隔膜，其特征在于，所述第一膜层的孔隙率小于第二膜层的孔隙率。

5.根据权利要求4所述隔膜，其特征在于，所述隔膜的孔隙率为30％～70％。

6.根据权利要求1所述隔膜，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的相对密度为0.90～0.94g/cm3，所述高密度聚乙烯的相对密度为0.93～0.96g/cm3。

7.根据权利要求1所述隔膜，其特征在于，所述第二膜层的厚度h2与第一膜层的厚度h1比为0.3～2。

8.根据权利要求7所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜的厚度h3为4～20μm。

9.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述隔膜。

10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电装置的供电电源。

技术总结
本发明公开了一种隔膜、二次电池及用电装置，属于电池技术领域。本发明的隔膜包括第一膜层和设置于中间层至少一个表面的第二膜层；所述第一膜层包括线性低密度聚乙烯，所述第二膜层包括高密度聚乙烯；隔膜在130℃二甲苯中的溶解残留重量比M为5％～90％。通过第一膜层和第二膜层的配合，以及控制M的范围，使得隔膜具有低闭孔温度、高破膜温度、强机械性能(如拉伸强度)，且浸润性良好，其应用于二次电池后，有助于电池具有优异的循环性能、使用寿命以及安全性能。

技术研发人员：洪名瑶,林峰,程忠
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13