隔膜及其制备方法、二次电池、用电装置与流程

本申请涉及二次电池，具体涉及隔膜及其制备方法、二次电池、用电装置。

背景技术：

1、随着新能源汽车、便携式电子设备等用电装置的迅猛发展，二次电池作为关键的能量存储装置，其能量密度、循环性能和安全性能等的提升成为了科研和工业界的关注焦点。隔膜是组成二次电池的重要组件之一，隔膜是电解反应时，用以将正负两极分开，并防止直接反应损失能量的一层薄膜。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，其直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。

2、目前，广泛使用的隔膜是聚烯烃隔膜，其具有质轻、柔韧、易于加工的优点而被广泛应用。但是由于其固有的结构特性、表面疏水性和低软化温度，使得聚烯烃隔膜存在润湿性较差以及界面性能较低的缺点，进而导致电池的循环性能下降。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供一种隔膜及其制备方法、二次电池、用电装置。本申请提供的隔膜具有良好的润湿性以及界面性能，进而能够有效提高二次电池的循环性能。

2、本申请的第一方面，提供一种隔膜，所述隔膜包括质量比为（0.04~0.06）：（0.8~1.2）：（0.2~0.3）：（0.4~0.6）的羧基改性金刚石、铝酸酯偶联剂、羧酸酯类化合物以及粘结剂；

3、其中，所述羧酸酯类化合物包括具有式(i)所示结构化合物中的一种或多种：

4、；r11和r12各自独立地选自c3~c10烷基或c3~c10卤代烷基；ar选自s1取代或未取代c6~c20亚芳香基；s1选自c1~c10烷基、c1~c10卤代烷基或；r13选自c3~c10烷基或c3~c10卤代烷基。

5、在其中一个实施例中，r11和r12各自独立地选自c3~c8烷基；ar选自c6~c10亚芳香基。

6、在其中一个实施例中，所述羧酸酯类化合物包括具有式(ii)所示结构化合物中的一种或多种：；m1、m2各自独立地为1、2、3、4或5。

7、在其中一个实施例中，所述铝酸酯偶联剂包括铝酸酯偶联剂ls60、铝酸酯偶联剂ls62、铝酸酯偶联剂ls821和铝酸酯偶联剂nxh-821中的一种或多种。

8、在其中一个实施例中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶和羧甲基纤维素中的一种或多种。

9、在其中一个实施例中，所述羧基改性金刚石的制备步骤包括：

10、将纳米金刚石于空气或氧气环境下进行加热处理，制备所述羧基改性金刚石；

11、其中，所述纳米金刚石的表面具有羟基、羰基和羧基官能团中的一种或多种；所述加热处理的工艺参数包括：以3℃/min~5℃/min的升温速率升温至400℃~450℃，保温4h~10h。

12、本申请的第二方面，提供一种本申请第一方面任一项实施例所述的隔膜的制备方法，包括以下步骤：

13、将所述羧基改性金刚石、所述铝酸酯偶联剂、所述羧酸酯类化合物和所述粘结剂于溶剂中混合，制备混合浆料；

14、将所述混合浆料成膜，干燥后，制备所述隔膜。

15、在其中一个实施例中，所述混合浆料中，所述铝酸酯偶联剂和所述溶剂的质量体积比为（0.005~0.1）g：1ml。

16、本申请的第三方面，提供一种二次电池，包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解质；所述隔膜为本申请第一方面任一项实施例所述的隔膜。

17、本申请的第四方面，提供一种用电装置，包括本申请第三方面所述的二次电池。

18、本申请提供的隔膜至少具有如下有益效果：

19、本申请提供的隔膜中，包括特定质量比的羧基改性金刚石、铝酸酯偶联剂、羧酸酯类化合物以及粘结剂。其中，铝酸酯偶联剂可以在羧基改性金刚石和粘结剂间形成化学键合，增强组分间的结合力和结合强度。特定结构的羧酸酯类化合物与羧基改性金刚石相互协同，能够对隔膜的机械性能进行调节。进一步辅以粘结剂，使得隔膜的内部结合力增加，隔膜结构更加稳定，这有助于防止电池在充放电过程中的隔膜破裂和损坏，进而能够保证电池的稳定性。此外，羧酸酯类化合物的极性基团以及铝酸酯偶联剂中的有机基团能够与电解质中的极性分析或电解质中的有机溶剂相互作用，以增强隔膜对电解液的亲和性，从而改善隔膜的润湿性能。

20、综上，本申请提供的隔膜通过选用特定质量比的羧基改性金刚石、铝酸酯偶联剂、羧酸酯类化合物以及粘结剂，其可以有效改善隔膜的润湿性和界面性能，以提高二次电池的容量、库伦效率、循环稳定性等电化学性能。

技术特征：

1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括质量比为（0.04~0.06）：（0.8~1.2）：（0.2~0.3）：（0.4~0.6）的羧基改性金刚石、铝酸酯偶联剂、羧酸酯类化合物以及粘结剂；

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，r11和r12各自独立地选自c3~c8烷基；ar选自c6~c10亚芳香基。

3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述羧酸酯类化合物包括具有式(ii)所示结构化合物中的一种或多种：；m1、m2各自独立地为1、2、3、4或5。

4.根据权利要求1~3任一项所述的隔膜，其特征在于，所述铝酸酯偶联剂包括铝酸酯偶联剂ls60、铝酸酯偶联剂ls62、铝酸酯偶联剂ls821和铝酸酯偶联剂nxh-821中的一种或多种。

5.根据权利要求1~3任一项所述的隔膜，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶和羧甲基纤维素中的一种或多种。

6.根据权利要求1~3任一项所述的隔膜，其特征在于，所述羧基改性金刚石的制备步骤包括：

7.一种权利要求1~6任一项所述的隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的隔膜的制备方法，其特征在于，所述混合浆料中，所述铝酸酯偶联剂和所述溶剂的质量体积比为（0.005~0.1）g：1ml。

9.一种二次电池，其特征在于，包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解质；其特征在于，所述隔膜为权利要求1~6任一项所述的隔膜。

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。

技术总结
本申请涉及二次电池技术领域，具体涉及隔膜及其制备方法、二次电池、用电装置。本申请的隔膜包括质量比为（0.04~0.06）：（0.8~1.2）：（0.2~0.3）：（0.4~0.6）的羧基改性金刚石、铝酸酯偶联剂、羧酸酯类化合物以及粘结剂。其中，所述羧酸酯类化合物包括具有式(I)所示结构化合物中的一种或多种：。本申请提供的隔膜具有良好的润湿性以及界面性能，进而能够有效提高二次电池的容量、库伦效率、循环稳定性等电化学性能。

技术研发人员：刘燕茹,钟国彬,王超,徐凯琪,李义涛,刘石,陈景宏,张钰萍,李文津,陶梦丽,王昱杰
受保护的技术使用者：广东新型储能国家研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30