CN109686908A - 电池用隔离膜、电芯、锂离子电池及制备方法 - Google Patents

电池用隔离膜、电芯、锂离子电池及制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电池用隔离膜、电芯、锂离子电池及制备方法，属于电池领域。其中，隔离膜包括：具有孔隙的基体、聚合物半导体膜层；聚合物半导体膜层位于基体的表面及孔隙中，或者，聚合物半导体膜层位于基体的孔隙中。该电池用隔离膜应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，避免电池的正极和负极与电解液发生反应，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层为绝缘体，以使该隔离膜能够有效隔离正极和负极。

Description

电池用隔离膜、电芯、锂离子电池及制备方法
技术领域
本公开涉及电池领域，特别涉及一种电池用隔离膜、电芯、锂离子电池及制备方法。
背景技术
隔离膜是一种多孔材料，在电池中起到隔离正极和负极，防止内部短路的作用，而且隔离膜能够使电解液透过，保证离子在正极与负极之间传导形成电流回路。以将隔离膜应用于锂离子电池中为例，锂离子能够在正极和负极之间的电解液和隔离膜中往返，并嵌入正极或负极，以及由正极或负极脱嵌，进而实现充放电。锂离子电池在应用时，若充满电而不断电，锂离子电池则处于浮充状态。浮充产生对锂离子电池继续充电的微电流，而隔离膜不能消耗微电流，这使锂离子电池的浮充电压持续处于高位。锂离子电池的浮充电压持续处于高位会使正极与电解液发生氧化分解反应，负极与电解液发生还原反应，这将影响正极和负极的结构，减少能够嵌入或脱嵌的锂离子，进而影响锂离子电池的容量。基于上述，通过使隔离膜消耗因浮充产生的微电流，能够减少浮充对锂离子电池容量的影响。
相关技术提供了一种电池用隔离膜，该隔离膜包括：多层具有孔隙的基体和多层多孔导电层，基体和多孔导电层交叉叠层设置。其中，基体的熔点较低，当锂离子电池的浮充发热温度达到基体的熔点时，基体会变形或熔解，位于基体上方和下方的多孔导电层之间导通，进而消耗正极与负极之间的微电流。
相关技术提供的隔离膜只有在锂离子电池浮充发热的温度达到基体的熔点，基体变形或熔解时，才会消耗正极与负极之间的微电流，降低锂离子电池浮充电压的效果差，并且基体变形或熔解后，不利于隔离膜有效隔离正极和负极。
发明内容
本公开实施例提供了一种电池用隔离膜、电芯、锂离子电池及制备方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：
一方面，本公开实施例提供了一种电池用隔离膜，所述隔离膜包括：具有孔隙的基体、聚合物半导体膜层；
所述聚合物半导体膜层位于所述基体的表面及孔隙中，或者，所述聚合物半导体膜层位于所述基体的孔隙中。
本公开实施例提供的电池用隔离膜应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效隔离正极和负极。
在一种可能的实现方式中，在高于参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为导体；在低于或等于所述参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为绝缘体。
在一种可能的实现方式中，位于所述基体表面的所述聚合物半导体膜层的厚度与所述基体的厚度比为1:0.5～1:5。
如此设置，聚合物半导体膜层与基体配合，能够使隔离膜充分发挥消耗微电流的作用，避免电池的浮充电压持续处于高位，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量，延长其使用寿命。此外，具有上述厚度比例的隔离膜中的聚合物半导体膜层不会影响电池的内阻和容量。
在一种可能的实现方式中，所述隔离膜的孔隙率为15％～40％。
如此设置，使得隔离膜能够满足离子的流通要求，保证电池的正常充放电。
在一种可能的实现方式中，所述聚合物半导体膜层的材料选自并五苯、聚噻吩、吡咯并吡咯二酮、异靛青、并五苯的衍生物、聚噻吩的衍生物、吡咯并吡咯二酮的衍生物、异靛青的衍生物中的至少一种。
需要说明的是，上述几种聚合物半导体膜层的材料均为空穴传输聚合物半导体材料，空穴传输聚合物半导体材料中空穴的数量比自由电子的数量多，主要通过空穴的迁移而达到传输电荷。空穴传输聚合物半导体材料还可以称为P型聚合物半导体材料。
当电池的浮充电压高于参考电压时，上述P型聚合物半导体材料膜层为导体，正极与负极之间的微电流填充聚合物半导体膜层中的空穴，使空穴发生迁移，这使隔离膜消耗了微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。当电池的浮充电压低于或等于参考电压时，上述P型聚合物半导体材料膜层为绝缘体，以有效隔离正极与负极。此外，上述几种P型聚合物半导体材料具有良好的柔韧性，利于使隔离膜具有良好的韧性，方便电池的生产。
在一种可能的实现方式中，所述聚合物半导体膜层的材料选自萘四酰亚二胺、苝四酰亚二胺、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的衍生物中的至少一种。
需要说明的是，上述几种聚合物半导体膜层的材料均为电子传输聚合物半导体材料，电子传输聚合物半导体材料中的电子数量比空穴数量多，主要通过电子的迁移而达到传输电荷。电子传输聚合物半导体材料还可以称为n型聚合物半导体材料。
当电池的浮充电压高于参考电压时，上述n型聚合物半导体材料膜层为导体，聚合物半导体膜层吸收微电流的电子，并使电子发生迁移，这使隔离膜消耗了微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。当电池的浮充电压低于或等于参考电压时，上述n型聚合物半导体材料膜层为绝缘体，以有效隔离正极与负极。此外，上述几种n型聚合物半导体材料具有良好的柔韧性，利于使隔离膜具有良好的韧性，方便电池的生产。
在一种可能的实现方式中，所述基体的材料选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、芳纶中的至少一种。
上述几种材料的基体容易制造形成孔隙，利于隔离膜为离子提供过流的孔隙；熔点在100℃以上，在电池浮充而发热时不会熔融，不影响隔离膜的结构；具有优异的韧性和强度，能够为聚合物半导体膜层提供支撑作用，利于隔离膜的卷绕和成型；其与聚合物半导体膜层之间的结合力牢固，不易分离，延长了隔离膜的使用寿命。
在一种可能的实现方式中，所述基体的孔隙率为20％～50％。
采用上述孔隙率的基体，并结合制备条件，能够使隔离膜的孔隙率在上述范围内，以保证离子的正常流通，使电池正常充放电。
在一种可能的实现方式中，所述基体的厚度为5～50微米。
具有上述厚度基体的隔离膜不仅具有良好的隔离效果，在浮充时还能够有效消耗微电流，采用上述基体制得的隔离膜能够广泛应用于电池中。
另一方面，本公开实施例提供了上述提及的任一种电池用隔离膜的制备方法，所述制备方法包括：
向溶剂中加入聚合物半导体材料，搅拌均匀，得到混合溶液；
通过利用所述混合溶液在基体上形成聚合物半导体膜层，得到所述隔离膜。
本公开实施例提供的电池用隔离膜的制备方法简单，利于隔离膜的推广使用。通过上述方法制备得到的隔离膜应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层为绝缘体，隔离膜能够有效起到隔离正极和负极的作用。
在一种可能的实现方式中，在高于参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为导体；在低于或等于所述参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为绝缘体。
在一种可能的实现方式中，所述通过利用所述混合溶液在基体上形成聚合物半导体膜层，得到所述隔离膜，包括：
将所述基体置于所述混合溶液中浸泡；
取出浸泡后的基体，进行干燥处理，得到所述隔离膜。
在一种可能的实现方式中，所述混合溶液中所述聚合物半导体材料的质量百分比为5％～50％。
如此，利于使聚合物半导体材料的分子链充分伸展，并均匀地分散于溶剂中，利于聚合物半导体材料在基体上形成膜层。
在一种可能的实现方式中，所述基体占所述混合溶液的体积百分比为1％～20％。
如此，能够保证基体在混合溶液中充分浸泡，利于使聚合物半导体材料在基体的表面和孔隙中形成膜层。
在一种可能的实现方式中，将所述基体置于所述混合溶液中浸泡的时间为8～300秒。
如此设置，能够使聚合物半导体材料牢固地吸附于基体上。
另一方面，本公开实施例提供了一种电芯，所述电芯包括：依次叠层的正极极片、上述提及的任一种电池用隔离膜、负极极片。
本公开实施例提供的电芯应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效隔离正极和负极。
另一方面，本公开实施例提供了一种电芯的制备方法，所述制备方法包括：
制备正极极片；
制备负极极片；
根据上述提及的方法制备电池用隔离膜；
将所述正极极片、所述隔离膜、所述负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
在一种可能的实现方式中，所述制备正极极片，包括：
将质量比为96～98:1～2:1～2的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂混合均匀，得到正极干料；
向所述正极干料中加入第一有机溶剂，搅拌均匀得到正极浆料；
将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，经干燥处理和冷压处理后，得到正极极片。
在一种可能的实现方式中，所述正极活性材料为锂镍钴锰三元材料；
所述正极导电剂为导电碳粉；
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯；
所述第一有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述正极集流体为铝箔。
如此，正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂之间相互配合，使正极极片具有高电位、高比容量、高倍率等性能。而且，上述几种材料的价格低廉，容易获取。
在一种可能的实现方式中，所述正极浆料在所述正极集流体上的涂覆量为0.02～0.026g/cm2。
如此，与其他工艺参数配合，使制得的正极极片具有高电位、高比容量、高倍率等性能。
在一种可能的实现方式中，所述制备负极极片，包括：
将质量比为94～97:2～3:1～3的负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂混合均匀，得到负极干料；
向所述负极干料中加入第二有机溶剂，搅拌均匀得到负极浆料；
将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，经干燥处理和冷压处理后，得到负极极片。
在一种可能的实现方式中，所述负极活性材料为石墨；
所述负极导电剂为导电碳粉；
所述负极粘结剂为聚偏氟乙烯；
所述第二有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述负极集流体为铜箔。
如此，负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂之间相互配合，以使负极极片具有低电位的性能。而且，上述几种材料的价格低廉，容易获取。
在一种可能的实现方式中，所述负极浆料在所述负极集流体上的涂覆量为0.01～0.025g/cm2。
如此，与其他工艺参数配合，使制得的负极极片具有负极活性。
本公开实施例提供的电芯的制备方法简单，制得的电芯中具有上述提及的隔离膜，这使该电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，进而使电池保持容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效起到隔离正极和负极的作用。
另一方面，本公开实施例提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：外壳、位于所述外壳内的电解液及电芯。
本公开实施例提供的锂离子电池，其电芯包括上述提及的电池用隔离膜，这使得该锂离子电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若锂离子电池的浮充电压高于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了锂离子电池的正极和负极的结构，保证了锂离子的量，进而使锂离子电池保持容量。若锂离子电池的浮充电压低于或等于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为绝缘体，能够有效起到隔离正极和负极的作用。
另一方面，本公开实施例提供了一种锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括：
制备电芯；
将所述电芯置于外壳内，经焊接操作、注电解液操作、封装操作、化成操作、分容操作后，得到所述锂离子电池。
本公开实施例提供的锂离子电池的制备方法简单，制得的锂离子电池中具有上述提及的隔离膜，这使该锂离子电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若锂离子电池的浮充电压高于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保证了锂离子的量，进而使锂离子电池保持容量。若锂离子电池的浮充电压低于或等于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效起到隔离正极和负极的作用。
附图说明
图1是本公开实施例提供的锂离子电池在浮充时的电压与时间的关系示意图；
图2是本公开实施例提供的一种隔离膜的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的另一种隔离膜的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的隔离膜的制备方法流程图；
图5是本公开实施例提供的电芯的制备方法流程图；
图6是本公开实施例提供的锂离子电池的制备方法流程图；
图7是应用示例1提供的锂离子电池的容量保持率与时间的关系示意图。
其中，附图标记如下：
201-基体，
202-聚合物半导体膜层。
具体实施方式
电池在充满电后，如继续对其进行充电，电池将处于浮充状态。在浮充时，虽然外界充电电压保持不变，但是浮充产生对电池继续充电的微电流，这使电池的浮充电压持续处于高位，影响正极和负极的结构，进而影响电池的容量。举例来说，附图1示出了一种锂离子电池在浮充时的电压与时间的关系示意图，由附图1可知，锂离子电池在浮充过程中，锂离子电池的浮充电压会持续处于高位，这会使正极处于更高的电位，负极处于更低的电位。正极会不断与电解液发生氧化分解反应，这使正极不断脱嵌锂离子，甚至会使正极的结构坍塌，进而不能使锂离子嵌入或脱嵌。与此同时，负极会不断与电解液发生还原反应，使锂离子还原为锂单质并沉积在负极上，这不仅影响负极的正常工作，还损失了大量的锂离子。由上述可知，浮充减少了锂离子的量，而锂离子的量决定锂离子电池的容量，所以，浮充影响锂离子电池的容量。
基于上述，一方面，本公开实施例提供了一种电池用隔离膜，如附图2所示，该隔离膜包括：具有孔隙的基体201、聚合物半导体膜层202；聚合物半导体膜层202位于基体201的表面及孔隙中，或者，如附图3所示，聚合物半导体膜层202位于基体201的孔隙中。
需要说明的是，聚合物半导体膜层202指的是：具有半导体性质的聚合物膜层，在不同的电压条件下，聚合物半导体膜层202将在导体和绝缘体之间进行转换。
作为一种示例，在高于参考电压的条件下，聚合物半导体膜层202为导体，在低于或等于参考电压的条件下，聚合物半导体膜层202为绝缘体。参考电压可以为浮充电压在高位时所对应的电压。
当聚合物半导体膜层202位于基体201的表面及孔隙中时，位于基体201孔隙中的聚合物半导体膜层202的两端分别与位于基体201两侧的聚合物半导体膜层202连接。当聚合物半导体膜层202为导体时，能够使正极、隔离膜、负极之间导通，进而消耗因浮充产生的微电流。
当聚合物半导体膜层202位于基体201的孔隙中时，其在导体状态下能够使正极、隔离膜、负极之间导通，进而消耗因浮充产生的微电流。
基于上述，本公开实施例提供的电池用隔离膜应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层202为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，避免电池的正极和负极与电解液发生反应，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层202为绝缘体，使隔离膜能够有效隔离正极和负极。
进一步地，聚合物半导体膜层202的厚度与基体201的厚度比例对隔离膜的性能有重要的影响，本公开实施例就聚合物半导体膜层202的厚度与基体201的厚度关系给出一种示例，位于基体201表面的聚合物半导体膜层202的厚度与基体201的厚度比为1:0.5～1:5。例如可以为1:0.5、1:0.9、1:1、1:1.5、1:1.7、1:2、1:2.3、1:2.7、1:3、1:3.1、1:3.5、1:3.7、1:4、1:4.1、1:4.3、1:4.7、1:5等。
可以理解的是，对位于基体201孔隙中的聚合物半导体膜层202的厚度不作具体限定，聚合物半导体膜层202能够贯通基体201的孔隙，且不封堵孔隙即可。
如此设置，聚合物半导体膜层202与基体201配合，能够使隔离膜充分发挥消耗微电流的作用，避免电池的浮充电压持续处于高位，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量，延长其使用寿命。此外，具有上述厚度比例的隔离膜中的聚合物半导体膜层202不会影响电池的内阻和容量。
进一步地，隔离膜的孔隙率对离子(如锂离子)的流通有重要的影响，而离子的流通影响电池的正常充放电和容量，本公开实施例就隔离膜的孔隙率给出一种示例，隔离膜的孔隙率为15％～40％，例如可以为15％、17％、19％、20％、21％、25％、27％、29％、30％、33％、35％、37％、39％、40％等。
如此设置，使得隔离膜能够满足离子的流通要求，保证电池的正常充放电。
上述提及，隔离膜通过聚合物半导体膜层202为导体状态来消耗正极与负极之间的微电流，隔离膜通过聚合物半导体膜层202为绝缘体状态来隔离正极与负极。而聚合物半导体膜层202材料的种类对隔离膜在参考电压下能否导电有重要的影响，基于隔离膜的性能，本公开实施例就聚合物半导体膜层202的材料给出以下两种示例：
(1)作为一种示例，聚合物半导体膜层202的材料选自并五苯、聚噻吩、吡咯并吡咯二酮、异靛青、并五苯的衍生物、聚噻吩的衍生物、吡咯并吡咯二酮的衍生物、异靛青的衍生物中的至少一种。
需要说明的是，上述几种聚合物半导体膜层202的材料均为空穴传输聚合物半导体材料，空穴传输聚合物半导体材料中空穴的数量比自由电子的数量多，主要通过空穴的迁移而达到传输电荷。空穴传输聚合物半导体材料还可以称为P型聚合物半导体材料。
当电池的浮充电压高于参考电压时，上述P型聚合物半导体材料膜层为导体，正极与负极之间的微电流填充聚合物半导体膜层202中的空穴，使空穴发生迁移，这使隔离膜消耗了微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。当电池的浮充电压低于或等于参考电压时，上述P型聚合物半导体材料膜层为绝缘体，以有效隔离正极与负极。此外，上述几种P型聚合物半导体材料具有良好的柔韧性，利于使隔离膜具有良好的韧性，方便电池的生产。
具体地，聚合物半导体膜层202的材料可以选自并五苯、聚噻吩、吡咯并吡咯二酮、异靛青、并五苯的衍生物、聚噻吩的衍生物、吡咯并吡咯二酮的衍生物、异靛青的衍生物中的一种、两种、三种、四种、五种、六种、七种、或者全部八种。
当聚合物半导体膜层202的材料为混合物时，对于各组分的比例不作具体限定。举例来说，当聚合物半导体膜层202的材料为并五苯和聚噻吩的混合物时，并五苯与聚噻吩的质量比可以为1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1、3:2、3:4等。
当聚合物半导体膜层202的材料为并五苯、聚噻吩、吡咯并吡咯二酮的混合物时，并五苯、聚噻吩、吡咯并吡咯二酮的质量比例可以为1:1:1、1:2:1、1:3:2、2:1:2、2:3:1、3:1:2、3:2:1、3:4:1等。
其中，并五苯的衍生物包括但不限于苯并噻二唑，聚噻吩的衍生物包括但不限于聚乙烯二氧噻吩，吡咯并吡咯二酮的衍生物包括但不限于聚并二噻吩-吡咯并吡咯二酮，异靛青的衍生物包括但不限于噻吩并异靛青。
(2)作为另一种示例，聚合物半导体膜层202的材料选自萘四酰亚二胺(Naphthalenediimide，NDI)、苝四酰亚二胺(perylene diimides，PDI)、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的衍生物中的至少一种。
需要说明的是，上述几种聚合物半导体膜层202的材料均为电子传输聚合物半导体材料，电子传输聚合物半导体材料中的电子数量比空穴数量多，主要通过电子的迁移而达到传输电荷。电子传输聚合物半导体材料还可以称为n型聚合物半导体材料。其中，萘四酰亚二胺为含强缺电子官能团的聚合物，苝四酰亚二胺为共轭有机小分子，两者均容易接受电子并使电子发生迁移。
当电池的浮充电压高于参考电压时，上述n型聚合物半导体材料膜层为导体，聚合物半导体膜层202吸收微电流的电子，并使电子发生迁移，这使隔离膜消耗了微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。当电池的浮充电压低于或等于参考电压时，上述n型聚合物半导体材料膜层为绝缘体，以有效隔离正极与负极。此外，上述几种n型聚合物半导体材料具有良好的柔韧性，利于使隔离膜具有良好的韧性，方便电池的生产。
具体地，聚合物半导体膜层202的材料可以选自萘四酰亚二胺、苝四酰亚二胺、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的衍生物中的一种、两种、三种、或者全部四种。
当聚合物半导体膜层202的材料为混合物时，对于各组分的比例不作具体限定。举例来说，当聚合物半导体膜层202的材料为萘四酰亚二胺和苝四酰亚二胺的混合物时，萘四酰亚二胺与苝四酰亚二胺的质量比可以为1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1、3:2、3:4等。
当聚合物半导体膜层202的材料为萘四酰亚二胺、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的混合物时，萘四酰亚二胺、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的质量比可以为1:1:1、1:2:1、1:3:2、2:1:2、2:3:1、3:1:2、3:2:1、3:4:1等。
当聚合物半导体膜层202的材料为上述四种的混合物时，萘四酰亚二胺、苝四酰亚二胺、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的衍生物的质量比可以为1:1:1:1、1:2:1:2、1:3:2:1、2:1:2:1、2:3:1:2、3:1:2:3、3:2:1:2、3:4:1:3等。
其中，萘四酰亚二胺的衍生物包括但不限于1-全氟辛基花酰亚胺、1,7-双全氟辛基花酰亚胺、1,6-双全氟辛基花酰亚胺、1,7-双三氟甲基花酰亚胺。苝四酰亚二胺的衍生物包括但不限于2-全氟辛基萘酰亚胺和2,6-双全氟辛基萘酰亚胺。
在本公开实施例提供的隔离膜中，基体201不仅为聚合物半导体膜层202提供了支撑作用，还为离子提供了过流的孔隙。基体201材料的种类影响隔离膜的柔韧性，其与聚合物半导体膜层202之间的结合力。基于隔离膜的性能，本公开实施例就基体201的材料给出以下示例：
基体201的材料选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、芳纶中的至少一种。
上述几种材料的基体201容易制造形成孔隙，利于隔离膜为离子提供过流的孔隙；熔点在100℃以上，在电池浮充而发热时不会熔融，不影响隔离膜的结构；具有优异的韧性和强度，能够为聚合物半导体膜层202提供支撑作用，利于隔离膜的卷绕和成型；其与聚合物半导体膜层202之间的结合力牢固，不易分离，延长了隔离膜的使用寿命。
具体地，基体201的材料可以选自上述中的任意一种、两种、三种、四种、五种、六种、或者全部七种。
当基体201的材料为混合物时，对于各组分的比例不作具体限定。举例来说，当基体201的材料为聚乙烯和聚丙烯的混合物时，聚乙烯和聚丙烯的质量比可以为1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1、3:2、3:4等。
当基体201的材料为聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯的混合物时，聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯的质量比可以为1:1:1、1:2:1、1:3:2、2:1:2、2:3:1、3:1:2、3:2:1、3:4:1等。
当基体201的材料为聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、芳纶的混合物时，聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、芳纶的质量比可以为1:1:1:1、1:2:1:2、1:3:2:3、2:1:2:3、2:3:1:4、3:1:2:5、3:2:1:2、3:4:1:3等。
基体201的孔隙率影响隔离膜的孔隙率，基于隔离膜的孔隙率，本公开实施例就基体201的孔隙率给出以下示例：
基体201的孔隙率为20％～50％，例如可以为20％、23％、25％、27％、29％、30％、31％、33％、35％、37％、39％、41％、43％、45％、47％、49％、50％等。
采用上述孔隙率的基体201，并结合制备条件，能够使隔离膜的孔隙率在上述范围内，以保证离子的正常流通，使电池正常充放电。
基体201的厚度对隔离膜的应用范围有重要的影响，本公开实施例就基体201的厚度给出一种示例，基体201的厚度为5～50微米(符号为μm)，例如可以为5μm、9μm、10μm、14μm、17μm、19μm、20μm、23μm、25μm、27μm、29μm、30μm、32μm、35μm、37μm、39μm、40μm、41μm、43μm、47μm、49μm、50μm等。基于此，根据基体201的厚度与聚合物半导体膜层202的厚度比例，可以确定聚合物半导体膜层202的厚度，进而确定本公开实施例提供的隔离膜的厚度。
具有上述厚度基体201的隔离膜不仅具有良好的隔离效果，在浮充时还能够有效消耗微电流，采用上述基体201制得的隔离膜能够广泛应用于电池中。
另一方面，本公开实施例提供了上述提及的任一种电池用隔离膜的制备方法，如附图4所示，该制备方法包括：
步骤41、向溶剂中加入聚合物半导体材料，搅拌均匀，得到混合溶液。
其中，对于溶剂的成分不作具体限定，能够使聚合物半导体材料溶解，且易蒸发即可。举例来说，溶剂为乙醇、四氯化碳等有机溶剂或水。
混合溶液中聚合物半导体材料的质量百分比可以为5％～50％，例如可以为5％、7％、9％、10％、11％、13％、15％、17％、19％、20％、21％、25％、27％、29％、30％、31％、35％、37％、39％、40％、41％、43％、47％、49％、50％等。如此，利于使聚合物半导体材料的分子链充分伸展，并均匀地分散于溶剂中，利于聚合物半导体材料在基体201上形成膜层。
步骤42、通过利用混合溶液在基体201上形成聚合物半导体膜层202，得到隔离膜。
作为一种示例，在高于参考电压的条件下，聚合物半导体膜层202为导体；在低于或等于参考电压的条件下，聚合物半导体膜层202为绝缘体。
具体地，针对于聚合物半导体膜层202位于基体201的表面和孔隙中的情形，步骤42包括但不限于以下子步骤：
步骤42.1、将基体201置于混合溶液中浸泡。
对于基体201与混合溶液的体积比例不作具体限定，能够使基体201完全浸泡于混合溶液中即可。基体201占混合溶液的体积百分比可以为1％～20％，例如可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％等。如此，能够保证基体201在混合溶液中充分浸泡，利于使聚合物半导体材料在基体201的表面和孔隙中形成膜层。
将基体201置于混合物溶液中浸泡的时间不限，能使聚合物半导体材料吸附于基体201上即可。举例来说，将基体201置于混合溶液中浸泡的时间可以为8～300秒(符号为s)，例如可以为8s、10s、20s、30s、50s、80s、90s、100s、130s、150s、170s、190s、200s、210s、230s、250s、270s、290s、300s等。如此设置，能够使聚合物半导体材料牢固地吸附于基体201上。
步骤42.2、取出浸泡后的基体201，进行干燥处理，得到隔离膜。
在干燥处理过程中，溶剂蒸发，聚合物半导体材料在基体201的表面和孔隙中形成聚合物半导体膜层202。
针对于聚合物半导体膜层202位于基体201的孔隙中的情形，步骤42包括但不限于以下子步骤：
步骤421、对基体201的表面进行保护处理。
具体地，可以在基体201的表面涂覆保护剂(不能使聚合物半导体材料吸附的试剂即可)，或者将保护膜粘贴于基体201的表面，并使基体201的孔隙露出。
步骤422、将基体201置于混合溶液中浸泡。
步骤423、取出浸泡后的基体201，进行干燥处理，得到隔离膜。
其中，步骤422和步骤423分别与步骤42.1和步骤42.2相同，此处不再赘述。
本公开实施例提供的电池用隔离膜的制备方法简单，利于隔离膜的推广使用。通过上述方法制备得到的隔离膜应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层为绝缘体，隔离膜能够有效起到隔离正极和负极的作用。
示例地(为了便于后续与其他示例对比，将其作为示例1)，该示例提供了一种隔离膜，该隔离膜通过以下方法制备得到：向四氯化碳溶剂中加入聚噻吩，搅拌均匀，得到聚噻吩的质量百分比为40％的混合溶液。将厚度为20μm，孔隙率为40％，材料为聚乙烯的基体置于混合溶液中浸泡12s，其中，基体占混合溶液的体积比为15％。取出浸泡后的基体，进行干燥处理，得到本示例提供的隔离膜。
在本示例提供的隔离膜中，基体表面聚噻吩膜层的厚度为5μm，隔离膜的孔隙率为30％。
示例地(作为示例2)，该示例提供了一种隔离膜，该隔离膜通过以下方法制备得到：向乙醇溶剂中加入苯并噻二唑，搅拌均匀，得到苯并噻二唑的质量百分比为43％的混合溶液。将厚度为20μm，孔隙率为38％，材料为聚丙烯的基体置于混合溶液中浸泡50s，其中，基体占混合溶液的体积比为18％。取出浸泡后的基体，进行干燥处理，得到本示例提供的隔离膜。
在本示例提供的隔离膜中，基体表面苯并噻二唑膜层的厚度为6μm，隔离膜的孔隙率为28％。
示例地(作为示例3)，该示例提供了一种隔离膜，该隔离膜通过以下方法制备得到：向乙醇溶剂中加入质量比为1:1的聚噻吩和吡咯并吡咯二酮，搅拌均匀，得到聚噻吩和吡咯并吡咯二酮的总质量百分比为40％的混合溶液。将厚度为20μm，孔隙率为40％，材料为乙烯-丙烯共聚物的基体置于混合溶液中浸泡80s，其中，基体占混合溶液的体积比为18％。取出浸泡后的基体，进行干燥处理，得到本示例提供的隔离膜。
在本示例提供的隔离膜中，基体表面聚噻吩和吡咯并吡咯二酮混合物膜层的厚度为8μm，隔离膜的孔隙率为27％。
示例地(作为示例4)，该示例提供了一种隔离膜，该隔离膜通过以下方法制备得到：向乙醇溶剂中加入萘四酰亚二胺，搅拌均匀，得到萘四酰亚二胺的质量百分比为45％的混合溶液。将厚度为20μm，孔隙率为30％，材料为聚对苯二甲酸乙二酯的基体置于混合溶液中浸泡120s，其中，基体占混合溶液的体积比为20％。取出浸泡后的基体，进行干燥处理，得到本示例提供的隔离膜。
在本示例提供的隔离膜中，基体表面萘四酰亚二胺膜层的厚度为10μm，隔离膜的孔隙率为15％。
示例地(作为对比示例1)，本对比示例提供了一种隔离膜，该隔离膜包括：厚度为20μm，孔隙率为40％的聚乙烯基体。
另一方面，本公开实施例提供了一种电芯，该电芯包括：依次叠层的正极极片、上述提及的任一种电池用隔离膜、负极极片。
具体地，电芯可以通过叠层后的正极极片、电池用隔离膜、负极极片缠绕制得。
本公开实施例提供的电芯应用于电池时，使电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保持了电池的容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效隔离正极和负极。
另一方面，本公开实施例提供了一种电芯的制备方法，如附图5所示，该制备方法包括：
步骤51、制备正极极片。
其中，制备正极极片的方法包括但不限于以下三个子步骤：
步骤(i)、将质量比为96～98:1～2:1～2的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂混合均匀，得到正极干料。具体地，正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的质量比可以为96:2:2、97:1.5:1.5、98:1:1、97:1:2、97:2:1等。
需要说明的是，正极活性材料为锂离子电池提供锂离子，且能够使锂离子嵌入或脱嵌，正极导电剂使正极极片能够导电。正极粘结剂使正极活性材料和正极导电剂粘结于正极集流体上。
正极活性材料可以为锂镍钴锰三元材料(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)等；正极导电剂可以为导电碳粉；正极粘结剂可以为聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride，PVDF)。如此，正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂之间相互配合，使正极极片具有高电位、高比容量、高倍率等性能。而且，上述几种材料的价格低廉，容易获取。
步骤(ii)、向正极干料中加入第一有机溶剂，搅拌均匀得到正极浆料。
需要说明的是，对于第一有机溶剂的用量不作具体限定，能够使正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂均匀溶解，且使正极浆料具有流动性即可。
第一有机溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl pyrrolidone，NMP)。NMP的分散效果好，利于得到成分均一的正极浆料。
步骤(iii)、将正极浆料涂覆于正极集流体上，经干燥处理和冷压处理后，得到正极极片。
正极集流体包括但不限于为铝箔。铝箔的质地较软，利于正极极片的成型和缠绕，而且铝的氧化膜较致密，在高电位时不易氧化。
正极浆料在正极集流体上的涂覆量影响正极极片的性能，本公开实施例就此给出一种示例：正极浆料在正极集流体上的涂覆量为0.02～0.026g/cm2，例如可以为0.02g/cm2、0.021g/cm2、0.022g/cm2、0.023g/cm2、0.024g/cm2、0.025g/cm2、0.026g/cm2等。如此，与其他工艺参数配合，使制得的正极极片具有高电位、高比容量、高倍率等性能。
其中，冷压处理指的是：在室温下对正极浆料和正极集流体加压，使正极浆料牢固地涂覆于正极集流体上。
此外，正极极片还可以通过切割、分条、焊接正极极耳等工艺来完善。
步骤52、制备负极极片。
其中，制备负极极片包括但不限于以下三个子步骤：
步骤(I)、将质量比为94～97:2～3:1～3的负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂混合均匀，得到负极干料。具体地，负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的质量比可以为94:3:3、95:2:3、95.5:2.5:2、95:3:2、96:2:2、97:2:1等。
需要说明的是，负极活性材料能够使锂离子嵌入或脱嵌，负极导电剂使负极极片能够导电。负极粘结剂使负极活性材料和负极导电剂粘结于负极集流体上。
负极活性材料可以为石墨；负极导电剂可以为导电碳粉；负极粘结剂可以为PVDF。如此，负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂之间相互配合，以使负极极片具有低电位的性能。而且，上述几种材料的价格低廉，容易获取。
步骤(II)、向负极干料中加入第二有机溶剂，搅拌均匀得到负极浆料。
需要说明的是，对于第二有机溶剂的用量不作具体限定，能够使负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂均匀溶解，且使负极浆料具有流动性即可。
第二有机溶剂可以为NMP。NMP的分散效果好，利于得到成分均一的负极浆料。
步骤(III)、将负极浆料涂覆于负极集流体上，经干燥处理和冷压处理后，得到负极极片。
负极集流体包括但不限于为铜箔。铜箔的质地较软，利于负极极片的成型和缠绕，而且铜箔易氧化，其作为负极集流体后处于低电位，因此不易被氧化。
负极浆料在负极集流体上的涂覆量影响负极极片的性能，本公开实施例就此给出一种示例：负极浆料在负极集流体上的涂覆量为0.01～0.025g/cm2，例如可以为0.01g/cm2、0.013g/cm2、0.017g/cm2、0.02g/cm2、0.023g/cm2、0.025g/cm2等。如此，与其他工艺参数配合，使制得的负极极片具有负极活性。
此外，负极极片还可以通过切割、分条、焊接等工艺来完善。
步骤53、根据上述提及的任一种方法制备电池用隔离膜。
制备电池用隔离膜的具体步骤可参见上述阐述，此处不再赘述。
需要说明的是，前述步骤51、步骤52、步骤53的顺序包括但不局限于上述顺序。
步骤54、将正极极片、隔离膜、负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
将正极极片、隔离膜、负极极片依次叠层，使隔离膜位于正极极片和负极极片之间，然后将叠层后的正极极片、隔离膜、负极极片缠绕成电芯。
需要说明的是，正极极片和负极极片上分别具有正极极耳和负极极耳。当将正极极片、隔离膜、负极极片依次叠层并缠绕后，将正极极片上的多个正极极耳焊接为一体，将负极极片上的多个负极极耳焊接为一体。
本公开实施例提供的电芯的制备方法简单，制得的电芯中具有上述提及的隔离膜，这使该电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若电池的浮充电压高于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，进而使电池保持容量。若电池的浮充电压低于或等于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效起到隔离正极和负极的作用。
示例地(作为示例5)，该示例提供了一种电芯，该电芯通过以下方法制备得到：
将质量比为97:1.5:1.5的锂镍钴锰三元材料(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到正极干料。向正极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到正极浆料。将正极浆料涂覆在13μm厚的铝箔上，涂覆量为0.0244g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接正极连接耳后，得到待卷绕的正极极片。
将质量比为95.5:2.5:2.0的石墨、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到负极干料。向负极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到负极浆料。将负极浆料涂覆在8μm厚的铜箔上，涂覆量为0.0182g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接负极连接耳后，得到待卷绕的负极极片。
将正极极片、示例1提供的隔离膜、负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
示例地(作为示例6)，该示例提供了一种电芯该电芯通过以下方法制备得到：
将质量比为98:1:1的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到正极干料。向正极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到正极浆料。将正极浆料涂覆在13μm厚的铝箔上，涂覆量为0.0234g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接正极连接耳后，得到待卷绕的正极极片。
将质量比为96:2:2的石墨、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到负极干料。向负极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到负极浆料。将负极浆料涂覆在8μm厚的铜箔上，涂覆量为0.0192g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接负极连接耳后，得到待卷绕的负极极片。
将正极极片、示例2提供的隔离膜、负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
示例地(作为示例7)，该示例提供了一种电芯，该电芯通过以下方法制备得到：
将质量比为97:1.5:1.5的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到正极干料。向正极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到正极浆料。将正极浆料涂覆在13μm厚的铝箔上，涂覆量为0.026g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接正极连接耳后，得到待卷绕的正极极片。
将质量比为97:2:1的石墨、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到负极干料。向负极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到负极浆料。将负极浆料涂覆在8μm厚的铜箔上，涂覆量为0.018g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接负极连接耳后，得到待卷绕的负极极片。
将正极极片、示例3提供的隔离膜、负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
示例地(作为示例8)，该示例提供了一种电芯，该电芯通过以下方法制备得到：
将质量比为96:2:2的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到正极干料。向正极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到正极浆料。将正极浆料涂覆在13μm厚的铝箔上，涂覆量为0.0254g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接正极连接耳后，得到待卷绕的正极极片。
将质量比为96:2:2的石墨、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到负极干料。向负极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到负极浆料。将负极浆料涂覆在8μm厚的铜箔上，涂覆量为0.0199g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接负极连接耳后，得到待卷绕的负极极片。
将正极极片、示例4提供的隔离膜、负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
示例地(作为对比示例2)，本对比示例提供了一种电芯，该电芯通过以下方法制备得到：
将质量比为97:1.5:1.5的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到正极干料。向正极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到正极浆料。将正极浆料涂覆在13μm厚的铝箔上，涂覆量为0.0244g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接正极连接耳后，得到待卷绕的正极极片。
将质量比为95.5:2.5:2.0的石墨、导电碳粉、PVDF混合均匀，得到负极干料。向负极干料中加入NMP混合搅拌均匀，得到负极浆料。将负极浆料涂覆在8μm厚的铜箔上，涂覆量为0.0182g/cm2，经干燥处理、冷压处理、分条处理、焊接负极连接耳后，得到待卷绕的负极极片。
将正极极片、对比示例1提供的隔离膜、负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
另一方面，本公开实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括：外壳、位于外壳内的电解液和上述提及的任一种电芯。
本公开实施例提供的锂离子电池，其电芯包括上述提及的电池用隔离膜，这使得该锂离子电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若锂离子电池的浮充电压高于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了锂离子电池的正极和负极的结构，保证了锂离子的量，进而使锂离子电池保持容量。若锂离子电池的浮充电压低于或等于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为绝缘体，能够有效起到隔离正极和负极的作用。
另一方面，本公开实施例提供了一种锂离子电池的制备方法，如附图6所示，该制备方法包括：
步骤61、制备上述提及的电芯。
对于电芯的制备方法参见上述阐述，此处不再赘述。
步骤62、将电芯置于外壳内，经焊接操作、注电解液操作、封装操作、化成操作、分容操作后，得到本公开实施例提供的锂离子电池。
具体地，将电芯置于外壳内后，将外壳焊接为一整体，并留有注液孔，以利于向外壳内注入电解液，然后将外壳完全封装，得到前置锂离子电池。随后对前置锂离子电池进行化成操作，具体过程为：对前置锂离子电池充电，以激活其内部的正极活性材料和负极活性材料，使正极活性材料和负极活性材料的表面形成稳定的固体电解质界面(SolidElectrolyteInterface，SEI)。进一步对前置锂离子电池的电容进行分选，即分容操作，得到锂离子电池。
其中，SEI是一种由电解液在正极极片和负极极片表面产生的界面，这种界面可以阻隔电子但是能够透过离子，因此可以阻隔正极极片和负极极片分别与电解液之间发生反应。
本公开实施例对于电解液的种类不作具体限定，能够使锂离子流通即可。举例来说，电解液可以为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等有机溶剂，电解液中还可以添加锂盐，如六氟磷酸锂。
本公开实施例提供的锂离子电池的制备方法简单，制得的锂离子电池中具有上述提及的隔离膜，这使该锂离子电池的正极与负极之间因浮充产生的微电流可控，若锂离子电池的浮充电压高于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为导体，能够消耗正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保护了正极和负极的结构，保证了锂离子的量，进而使锂离子电池保持容量。若锂离子电池的浮充电压低于或等于参考电压，隔离膜的聚合物半导体膜层为绝缘体，使隔离膜能够有效起到隔离正极和负极的作用。
示例地(作为示例9)，该示例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池通过以下方法制备得到：
制备示例5提供的电芯。将电芯置于外壳内，对外壳进行焊接操作，使外壳仅留注液孔。向注液孔内注入包括质量百分比为3％的六氟磷酸锂和质量百分比为97％的碳酸乙烯酯的电解液，然后将外壳完全封装，得到前置锂离子电池。对前置锂离子电池进行化成操作和分容操作后，得到本示例提供的锂离子电池。
示例地(作为示例10)，该示例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池通过以下方法制备得到：
制备示例6提供的电芯。将电芯置于外壳内，对外壳进行焊接操作，使外壳仅留注液孔。向注液孔内注入包括质量百分比为3％的六氟磷酸锂和质量百分比为97％的碳酸乙烯酯的电解液，然后将外壳完全封装，得到前置锂离子电池。对前置锂离子电池进行化成操作和分容操作后，得到本示例提供的锂离子电池。
示例地(作为示例11)，该示例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池通过以下方法制备得到：
制备示例7提供的电芯。将电芯置于外壳内，对外壳进行焊接操作，使外壳仅留注液孔。向注液孔内注入包括质量百分比为3％的六氟磷酸锂和质量百分比为97％的碳酸乙烯酯的电解液，然后将外壳完全封装，得到前置锂离子电池。对前置锂离子电池进行化成操作和分容操作后，得到本示例提供的锂离子电池。
示例地(作为示例12)，该示例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池通过以下方法制备得到：
制备示例8提供的电芯。将电芯置于外壳内，对外壳进行焊接操作，使外壳仅留注液孔。向注液孔内注入包括质量百分比为3％的六氟磷酸锂和质量百分比为97％的碳酸乙烯酯的电解液，然后将外壳完全封装，得到前置锂离子电池。对前置锂离子电池进行化成操作和分容操作后，得到本示例提供的锂离子电池。
示例地(作为对比示例3)，该对比示例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池通过以下方法制备得到：
制备对比示例2提供的电芯。将电芯置于外壳内，对外壳进行焊接操作，使外壳仅留注液孔。向注液孔内注入包括质量百分比为3％的六氟磷酸锂和质量百分比为97％的碳酸乙烯酯的电解液，然后将外壳完全封装，得到前置锂离子电池。对前置锂离子电池进行化成操作和分容操作后，得到本对比示例提供的锂离子电池。
示例地(作为应用示例1)，该应用示例对示例9～示例12、对比示例3提供的锂离子电池的性能进行评价。具体地，分别获取示例9～示例12、对比示例3提供的锂离子电池各30个，作为样本。对前述五种锂离子电池分别进行内阻测试、容量测试、浮充测试。需要说明的是，在测试时，需要对所有样本进行测试，并取每个示例或对比示例提供的30个锂离子电池所对应数据的平均值。具体测试过程如下：
(1)内阻测试：以示例9提供的锂离子电池为例，使该锂离子电池在25℃的环境中静置12h，以0.2C的电流对每个锂离子电池恒流充电至其电压为4.2V。然后以4.2V恒压对每个锂离子电池恒压充电至充电电流≤0.05C，此时认为锂离子电池已经充电到100％，即锂离子电池完全充满，锂离子电池的荷电状态(State of Charge，SOC)为1。随后将锂离子电池静置12h，使锂离子电池的温度与环境温度保持一致，然后采用AC内阻仪测试每个锂离子电池的内阻，并获取30个锂离子电池的平均内阻，记入表1。同理，获取示例10～示例12、对比示例3提供的锂离子电池的平均内阻，记入表1。
(2)容量测试：以示例9提供的锂离子电池为例，将充满电的锂离子电池置于25℃的环境中静置12h，使锂离子电池以0.5C的电流恒流放电至其电压为3.0V，静置5min。然后以0.5C的电流对锂离子电池恒流充电至其电压为4.2V，随后以4.2V的电压恒压充电至其电流≤0.05C，静置5min。再使锂离子电池以1C的电流恒流放电至锂离子电池的电压为2.75V，获得该锂离子电池的放电容量。获取30个锂离子电池的平均放电容量，记入表1。同理，获取示例10～示例12、对比示例3提供的锂离子电池的平均放电容量，记入表1。需要说明的是，锂离子电池的放电容量与其容量相差不大，通过放电容量可以间接判断锂离子电池的容量。
(3)浮充测试：以示例9提供的锂离子电池为例，按照下述方式对该锂离子电池进行充电：在25℃的环境中，使锂离子电池以0.5C的电流恒流放电至锂离子电池的电压为3.0V，静置5min。然后以0.5C的电流对锂离子电池恒流充电至其电压为4.2V。随后以4.2V恒压对锂离子电池浮充充电7天，获取锂离子电池的容量保持率。每隔7天重复上述步骤，并获取锂离子电池的容量保持率，直至210天后，获取锂离子电池的容量保持率。获取30个锂离子电池在每隔7天测得的平均容量保持率，并根据锂离子电池的平均容量保持率和时间作出图7。将30个锂离子电池在210天后的平均容量保持率记入表1。同理，获取示例10～示例12、对比示例3提供的锂离子电池在210天后的平均容量保持率，记入表1。
表1
由表1可知，示例9～示例12提供的锂离子电池的平均内阻和平均放电容量与对比示例3提供的锂离子电池的平均内阻和平均放电容量相差不大，可见，示例9～示例12提供的锂离子电池的隔离膜中聚合物半导体膜层对锂离子电池的内阻和放电容量影响较小。并且由表1可知，示例9～示例12提供的锂离子电池在浮充210天后的平均容量保持率分别为100.5％、94.7％、99.4％、98.9％，而对比示例3提供的锂离子电池在浮充210天后的平均容量保持率为60.0％。由附图7可知，示例9～示例12提供的锂离子电池在浮充210天过程中的平均容量保持率与起始的平均容量保持率基本持平，而对比示例3提供的锂离子电池在浮充210天过程中的平均容量保持率迅速下降。可见，示例9～示例12提供的锂离子电池的平均容量保持率受浮充影响较小，在浮充210天后仍具有较高的容量保持率，进而得知示例1～示例4提供的隔离膜能够消耗浮充过程中正极与负极之间的微电流，使锂离子电池保持容量。
综上，本公开实施例提供的隔离膜不会影响锂离子电池的内阻和容量，能够有效隔离正极和负极，而且，该隔离膜能够消耗锂离子电池浮充过程中正极与负极之间的微电流，起到降低浮充电压的作用，保证了锂离子的量，使锂离子电池保持容量。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本公开的说明性实施例，并不用以限制本公开的保护范围，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种电池用隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括：具有孔隙的基体、聚合物半导体膜层；
所述聚合物半导体膜层位于所述基体的表面及孔隙中，或者，所述聚合物半导体膜层位于所述基体的孔隙中。
2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，在高于参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为导体；在低于或等于所述参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为绝缘体。
3.根据权利要求1或2所述的隔离膜，其特征在于，位于所述基体表面的所述聚合物半导体膜层的厚度与所述基体的厚度比为1:0.5～1:5。
4.根据权利要求1～3任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜的孔隙率为15％～40％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述聚合物半导体膜层的材料选自并五苯、聚噻吩、吡咯并吡咯二酮、异靛青、并五苯的衍生物、聚噻吩的衍生物、吡咯并吡咯二酮的衍生物、异靛青的衍生物中的至少一种。
6.根据权利要求1～4任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述聚合物半导体膜层的材料选自萘四酰亚二胺、苝四酰亚二胺、萘四酰亚二胺的衍生物、苝四酰亚二胺的衍生物中的至少一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述基体的材料选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、芳纶中的至少一种。
8.根据权利要求1～7任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述基体的孔隙率为20％～50％。
9.根据权利要求1～8任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述基体的厚度为5～50微米。
10.权利要求1～9任一项所述的电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
向溶剂中加入聚合物半导体材料，搅拌均匀，得到混合溶液；
通过利用所述混合溶液在基体上形成聚合物半导体膜层，得到所述隔离膜。
11.根据权利要求10所述的电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，在高于参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为导体；在低于或等于所述参考电压的条件下，所述聚合物半导体膜层为绝缘体。
12.根据权利要求10或11所述的电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述通过利用所述混合溶液在基体上形成聚合物半导体膜层，得到所述隔离膜，包括：
将所述基体置于所述混合溶液中浸泡；
取出浸泡后的基体，进行干燥处理，得到所述隔离膜。
13.根据权利要求10～12任一项所述的电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中所述聚合物半导体材料的质量百分比为5％～50％。
14.根据权利要求12或13所述的电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，所述基体占所述混合溶液的体积百分比为1％～20％。
15.根据权利要求12～14任一项所述的电池用隔离膜的制备方法，其特征在于，将所述基体置于所述混合溶液中浸泡的时间为8～300秒。
16.一种电芯，其特征在于，所述电芯包括：依次叠层的正极极片、权利要求1～9任一项所述的电池用隔离膜、负极极片。
17.一种电芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
制备正极极片；
制备负极极片；
根据权利要求10～15任一项所述的方法制备电池用隔离膜；
将所述正极极片、所述隔离膜、所述负极极片依次叠层后，缠绕制得电芯。
18.根据权利要求17所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述制备正极极片，包括：
将质量比为96～98:1～2:1～2的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂混合均匀，得到正极干料；
向所述正极干料中加入第一有机溶剂，搅拌均匀得到正极浆料；
将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，经干燥处理和冷压处理后，得到正极极片。
19.根据权利要求18所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料为锂镍钴锰三元材料；
所述正极导电剂为导电碳粉；
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯；
所述第一有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述正极集流体为铝箔。
20.根据权利要求18或19所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述正极浆料在所述正极集流体上的涂覆量为0.02～0.026g/cm2。
21.根据权利要求17～20任一项所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述制备负极极片，包括：
将质量比为94～97:2～3:1～3的负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂混合均匀，得到负极干料；
向所述负极干料中加入第二有机溶剂，搅拌均匀得到负极浆料；
将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，经干燥处理和冷压处理后，得到负极极片。
22.根据权利要求21所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料为石墨；
所述负极导电剂为导电碳粉；
所述负极粘结剂为聚偏氟乙烯；
所述第二有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述负极集流体为铜箔。
23.根据权利要求21或22所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述负极浆料在所述负极集流体上的涂覆量为0.01～0.025g/cm2。
24.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：外壳、位于所述外壳内的电解液及权利要求16所述的电芯。
25.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
制备权利要求16所述的电芯；
将所述电芯置于外壳内，经焊接操作、注电解液操作、封装操作、化成操作、分容操作后，得到所述锂离子电池。
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