一种复合隔膜及其制备方法、电化学装置及用电装置与流程

本发明属于电化学装置隔膜，具体涉及一种复合隔膜及其制备方法、电化学装置及用电装置。

背景技术：

1、聚烯烃材料具有高强度、耐腐蚀、孔隙率可调、无毒无害、成本低等特点，是锂离子电池隔膜的首选材料。目前商业化锂离子电池隔膜材料主要为具有都热塑性的聚乙烯和聚丙烯。当电池内部温度接近其熔点时，隔膜微孔闭合，阻断锂离子的继续传输，从而形成断路，防止电池发生热失控。通常，聚乙烯的热闭孔温度为130℃-145℃，聚丙烯为150℃。然而，在该温度下，聚乙烯和聚丙烯隔膜也会发生热收缩现象，造成锂电池正负极短接，引发安全风险。

2、耐热涂层可以有效改善隔膜的热收缩率，但也同时提高了隔膜的闭孔温度，造成一定的安全隐患。与此同时，仅靠聚乙烯和聚丙烯本身的特性已经无法满足热闭孔的需求，需要引入新的功能涂层以达到低温热关断效果。此外，锂离子电池热压工艺的温度在90℃-95℃，因此通过功能涂层实现电池隔膜的低闭孔温度区间应在95℃-130℃。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合隔膜，该隔膜具有低闭孔温度、低热收缩率。

2、本发明的目的还在于提供一种复合隔膜的制备方法。

3、本发明的目的还在于提供一种电化学装置。

4、本发明的目的还在于提供一种用电装置。

5、第一方面，本发明提供了一种复合隔膜，包括基膜和涂层，所述涂层由陶瓷粉体和低熔点有机物制成，所述低熔点有机物包括胺类、咪唑类和羧酸类中的一种或几种。

6、第二方面，本发明提供了一种复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

7、s1，将陶瓷粉体分散于水中并研磨，然后加入粘结剂，搅拌后得到陶瓷浆料a；

8、s2，将低熔点有机物分散于水中搅拌得到功能涂层水溶液b；

9、s3，对基膜进行涂覆得到复合隔膜。

10、第三方面，本发明提供了一种电化学装置，包含上述所述的复合隔膜或上述所述制备方法制备的复合隔膜。

11、第四方面，本申请的实施例提供一种用电装置，包括上述的电化学装置。

12、本发明有益效果：

13、胺类、咪唑类及羧酸类能够和cu、fe、zn、al等的离子或氧化物进行配位，形成稳定有机金属框架结构。利用低熔点的胺类、咪唑类及羧酸类有机物作为功能涂层与陶瓷涂层进行复合，隔膜在高温(95-130℃)环境下，胺类、咪唑类及羧酸类有机物首先发生熔融，堵塞聚烯烃隔膜的孔隙实现闭孔。同时，胺类、咪唑类及羧酸类有机物与陶瓷涂层配位形成金属有机框架结构，防止了因有机物熔融产生的间隙导致隔膜收缩。

技术特征：

1.一种复合隔膜，包括基膜和涂层，其特征在于，所述涂层由陶瓷粉体和低熔点有机物制成，所述低熔点有机物包括胺类、咪唑类和羧酸类中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述低熔点有机物为咪唑、苯并三氮唑、2-甲基咪唑、5-溴-1h-苯并咪唑、邻苯二胺、尿素、丙二酸、戊二酸、辛二酸、环戊二酸和乙烯-醋酸乙烯共聚物以及它们的衍生物中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述涂层包括由陶瓷粉体形成的涂层a和由低熔点有机物形成涂层b，涂层a和涂层b分别位于基膜的两侧，或涂层a和涂层b位于基膜的同侧，且涂层b位于涂层a的上方，或所述涂层由陶瓷粉体和低熔点有机物的混合物制成，涂层位于基膜的一侧或两侧。

4.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述陶瓷粉体的中值粒径d50为0.3-0.6微米，包括氧化铝、勃姆石、钛酸钡、二硫化钼、水滑石、蒙脱土和二氧化硅中的一种或多种。

5.权利要求1-4中任一项所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，制备陶瓷浆料a过程中还加入分散剂和助剂；在制备功能涂层水溶液b过程中还加入粘结剂；所述分散剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子性表面活性剂、两性型表面活性剂和电中性型表面活性剂中的一种或多种；所述粘结剂包括聚丙烯酸酯类及其共聚物、聚烯醇类、羧甲基纤维素类和聚含氟乙烯类中的一种或多种；所述助剂包括增稠剂、润湿剂、流平剂、消泡剂的其中一种或多种。

7.根据权利要求5所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤s4中涂覆方式为凹版辊涂覆、线棒涂覆和喷涂中的一种，涂覆面为双面涂覆、多层涂覆或混合涂覆。

8.根据权利要求7所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，双面涂覆方法为，分别将陶瓷浆料a和功能涂层水溶液b涂覆于基膜的两面，涂覆陶瓷浆料a的涂层厚度为1-8微米，优选为2-4微米，涂覆功能涂层水溶液b的涂层厚度为1-5微米，优选为1.5-3微米；

9.一种电化学装置，其特征在于，包含权利要求1-4任一项所述的复合隔膜或权利要求5-8任一项所述制备方法制备的复合隔膜。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的电化学装置。

技术总结
本发明提供了一种复合隔膜及其制备方法、电化学装置，所述涂覆隔膜包括基膜和涂层，所述涂层由陶瓷粉体和低熔点有机物制成，所述低熔点有机物包括胺类、咪唑类和羧酸类中的一种或几种。胺类、咪唑类及羧酸类能够和Cu、Fe、Zn、A1等的离子或氧化物进行配位，形成稳定有机金属框架结构。利用低熔点的胺类、咪唑类及羧酸类有机物作为功能涂层与陶瓷涂层进行复合，隔膜在高温(95‑130℃)环境下，胺类、咪唑类及羧酸类有机物首先发生熔融，堵塞聚烯烃隔膜的孔隙实现闭孔。

技术研发人员：唐泽明,白麟,刘杲珺,高飞飞,汤晓,孙婧,白耀宗
受保护的技术使用者：中材锂膜有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15