CN110429229A - 多层隔离膜及使用其的装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种多层隔离膜及使用其的装置。具体而言，本申请提供一种多层隔离膜，其包括至少一第一多孔基材；和至少一第二多孔基材，其中所述第一多孔基材与所述第二多孔基材之间的剥离力在2N/m至50N/m的范围内，并且其中所述第一多孔基材具有不大于135℃的闭孔温度。本申请的多层隔离膜能够有效地保障电化学装置的安全性及电化学性能。

Description

多层隔离膜及使用其的装置
技术领域
本申请涉及储能领域，具体涉及一种多层隔离膜及使用其的装置。
背景技术
随着照相机、数码摄像机、移动电话和笔记本电脑等电子设备的广泛应用，人们对电化学装置(例如，锂离子电池)的需求越来越高。然而，电池的安全性的技术目前并不成熟，在用户端偶尔会出现因外力刺破电池导致的安全问题，甚至引起电池爆炸。
在非正常使用条件下，电池内部的温度会急剧升高，甚至发生热失控。通过改善正极、负极或电解液的热稳定性可能会对电池的电化学性能产生不利影响，例如导致倍率性能变差、析锂和/或循环衰减加速等。因而，改善隔离膜的安全性能已成为研发方向之一。
有鉴于此，确有必要提供一种改进的多层隔离膜及使用其的装置。
发明内容
本申请通过提供一种多层隔离膜以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。
根据本申请的一层面，本申请提供了一种多层隔离膜，其包括：至少一第一多孔基材；至少一第二多孔基材，其中所述第一多孔基材与所述第二多孔基材之间的剥离力在约2N/m至约50N/m的范围内，并且其中所述第一多孔基材具有不大于约135℃的闭孔温度。
根据本申请的实施例，所述第二多孔基材具有不小于约145℃的破膜温度。
根据本申请的实施例，所述多层隔离膜具有约5μm至约30μm的总厚度，并且所述第一多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约10％至约70％，所述第二多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约30％至约90％。
根据本申请的实施例，所述多层隔离膜具有约50s/100cc至约1000s/100cc的总透气度，并且所述第一多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约30％至约80％，所述第二多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约20％至约70％。
根据本申请的实施例，所述多层隔离膜具有不大于约135℃的闭孔温度以及不小于约145℃的破膜温度。
根据本申请的实施例，所述第一多孔基材的材料选自以下的至少一种：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和平均分子量为约1000g/mol至约20000g/mol的聚乙烯蜡。
根据本申请的实施例，所述第二多孔基材的材料选自以下的至少一种：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、纤维素、聚酰亚胺、聚苯乙烯(PS)、聚4-甲基-1-戊烯(TPX)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚砜。
根据本申请的实施例，所述多层隔离膜进一步包括设置于所述多层隔离膜的一侧或两侧上的至少一涂层，所述涂层包括无机颗粒和聚合物中的一种或两种。
根据本申请的另一层面，本申请提供了一种电化学装置，其包含：正极；负极；以及根据本申请的多层隔离膜，所述多层隔离膜位于所述正极和所述负极之间。
根据本申请的另一层面，本申请提供了一种电子装置，其包括根据本申请的电化学装置。
本申请的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。
附图说明
在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
图1展示了根据本申请实施例的两层隔离膜的结构示意图。
图2展示了根据本申请的实施例的三层隔离膜的结构示意图。
图3展示了根据本申请实施例的两层隔离膜的剥离方法。
图4展示了根据本申请实施例的三层隔离膜的剥离方法。
具体实施方式
本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
在本申请中，除非经特别指定或限定之外，当在结构中第一特征位于第二特征“之上”或“之下”，该结构可包含实施例，其中该第一特征与该第二特征直接接触，且该结构也可包含另一实施例，其中该第一特征不与该第二特征直接接触，而是通过在两者之间形成的额外特征相接触。此外，当第一特征位于第二特征“之上”、在第二特征的“上面”或是“在第二特征的顶部”，其可包括实施例，其中该第一特征直接地或倾斜地位于第二特征“之上”、在第二特征的“上面”或是“在第二特征的顶部”，或仅只代表该第一特征的高度高于第二特征的高度；而当第一特征位于第二特征“之下”、在第二特征的“下面”或是“在第二特征的底部”时，其可包括实施例，其中该第一特征直接地或倾斜地位于第二特征“之下”、在第二特征的“下面”或是“在第二特征的底部”，或仅只代表该第一特征的高度低于第二特征的高度。
如本文中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
通常在锂离子电池的正极和负极之间使用隔离膜以在传输锂离子的同时隔离正极和负极，实现防止短路的功能。然而，在非正常使用条件下，锂离子电池的电极组件内部的温度会急剧升高，导致一些隔离膜材料产生较大程度的热收缩甚至熔融。一旦发生短路，锂离子电池内部会发生热失控，从而发生起火爆炸等安全问题。
通常可通过以下几种方法改善锂离子电池内部的热效应：
(1)改善正极和/或负极的热稳定性：在正极材料和/或负极材料表面包覆特殊物质以减少电极材料与电解液之间产生的化学反应，从而降低锂离子电池内部热量的产生。
(2)改善电解液的热稳定性：在电解液中添加特殊的成膜添加剂以减少电极材料与电解液之间的化学反应，从而降低锂离子电池内部热量的产生。
(3)改善隔离膜的热稳定性。
改善正极、负极和/或电解液的热稳定性需对其组分进行改性，由此可能对锂离子电池的电化学性能产生不利影响，例如导致倍率性能变差、析锂和/或循环衰减加速等。因此，本申请旨在通过改善隔离膜的热稳定性以解决上述问题。
在本申请的一层面，本申请提供一种多层隔离膜，其包括：至少一第一多孔基材；至少一第二多孔基材，其中所述第一多孔基材与所述第二多孔基材之间的剥离力在约2N/m至约50N/m的范围内。
本申请的多层隔离膜的第一多孔基材与第二多孔基材之间具有特定的剥离力，其对隔离膜发挥作用起到了关键的作用。当第一多孔基材与第二多孔基材之间的剥离力小于约2N/m时，层间容易发生滑脱，并且在隔离膜的制备和加工过程中容易发生边缘撕裂或脱层现象；当第一多孔基材与第二多孔基材之间的剥离力大于约50N/m时，层间的粘结力过强，使得第二多孔基材会抑制第一多孔基材的闭孔过程，导致第一多孔基材无法完全发挥作用。因此，通过设计本申请的多层隔离膜的第一多孔基材与第二多孔基材之间具有特定的剥离力，本申请的多层隔离膜可保障锂离子电池的安全性和电化学性能。
根据本申请，在一定的温度条件下，多孔基材可以发生闭孔或破膜。如果多孔基材的闭孔温度过高，其在非正常使用条件下可能难以闭孔，从而导致锂离子电池内部的产热反应持续发生，温度进一步升高，最终发生收缩或熔融，因此无法抑制锂离子电池的热失控。如果多孔基材的破膜温度过低，多层隔离膜在高热量下易破裂，难以发挥隔离性能，从而易产生短路风险。
根据本申请，本申请的多层隔离膜包括两种多孔基材，一种为第一多孔基材，另一种为第二多孔基材。根据图1所示的实施例，本申请的多层隔离膜可包括一第一多孔基材1和一第二多孔基材2。根据图2所示的实施例，本申请的多层隔离膜亦可包括一个第一多孔基材1和两个第二多孔基材2。
根据本申请的实施例，当锂离子电池内部产生较高的热量时，第一多孔基材会发生闭孔，有效阻断锂离子电池内部的离子通路，导致锂离子电池的阻抗增大，从而抑制短路电流的增加，进而避免锂离子电池发生热失控；另一方面，根据本申请的实施例，第二多孔基材可有效地保持隔离膜的热完整性，进一步防止短路的发生。与此同时，锂离子电池的电化学性不会受到负面影响。因此，根据本申请的第一多孔基材和第二多孔基材，本申请的多层隔离膜可进一步保障锂离子电池的安全性和电化学性能。
在一些实施例中，所述第一多孔基材具有不大于约135℃的闭孔温度。在一些实施例中，所述第一多孔基材的闭孔温度在约100℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第一多孔基材的闭孔温度在约110℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第一多孔基材的闭孔温度在约120℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第一多孔基材的闭孔温度在约130℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第一多孔基材具有约131℃的闭孔温度。
在一些实施例中，所述第一多孔基材的材料包括，但不限于，以下的至少一种：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和平均分子量为约1000g/mol至约20000g/mol的聚乙烯蜡。
在一些实施例中，所述第二多孔基材具有不小于约145℃的破膜温度。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约250℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约240℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约230℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约220℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约210℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约200℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约190℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约180℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约170℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材的破膜温度在约145℃至约160℃之间的范围内。在一些实施例中，所述第二多孔基材具有约155℃的破膜温度。
在一些实施例中，所述第二多孔基材的材料包括，但不限于，以下的至少一种：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、纤维素、聚酰亚胺、聚苯乙烯(PS)、聚4-甲基-1-戊烯(TPX)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚砜。
所述多层隔离膜的总厚度、总透气度、闭孔温度、破膜温度和孔隙率与其所包含的第一多孔基材和第二多孔基材有关。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约5μm至约30μm的总厚度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约8μm至约20μm的总厚度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约8μm至约18μm的总厚度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约8μm至约16μm的总厚度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约8μm至约14μm的总厚度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约12μm的总厚度。
在一些实施例中，所述第一多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约10％至约70％，且所述第二多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约30％至约90％。在一些实施例中，所述第一多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约20％至约60％，且所述第二多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约40％至约80％。在一些实施例中，所述第一多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约30％至约50％，且所述第二多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约50％至约70％。在一些实施例中，所述第一多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约40％至约70％，且所述第二多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的约30％至约60％。
在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约50s/100cc至约1000s/100cc的总透气度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约100s/100cc至约800s/100cc的总透气度。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约200s/100cc至约500s/100cc的总透气度。
在一些实施例中，所述第一多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约30％至约80％，且所述第二多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约20％至约70％。在一些实施例中，所述第一多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约40％至约70％，且所述第二多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约30％至约60％。在一些实施例中，所述第一多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约50％至约60％，且所述第二多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的约50％至约40％。
在一些实施例中，所述多层隔离膜具有不大于约135℃的闭孔温度。在一些实施例中，所述多层隔离膜的闭孔温度在约100℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的闭孔温度在约110℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的闭孔温度在约120℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的闭孔温度在约130℃至约135℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约131℃的闭孔温度。
在一些实施例中，所述多层隔离膜具有不小于约145℃的破膜温度。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约250℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约240℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约230℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约220℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约210℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约200℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约190℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约180℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约170℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜的破膜温度在约145℃至约160℃之间的范围内。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约155℃的破膜温度。
在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约10％至约70％的孔隙率。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约20％至约60％的孔隙率。在一些实施例中，所述多层隔离膜具有约30％至约50％的孔隙率。一定的孔隙率可保证多层隔离膜具有有效的离子导通能力。
在一些实施例中，所述多层隔离膜进一步包括设置于所述多层隔离膜的一侧或两侧上的至少一涂层，所述涂层包括无机颗粒和聚合物中的一种或两种。
在一些实施例中，所述无机颗粒包括，但不限于，以下的至少一种：三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡。
在一些实施例中，所述聚合物包括，但不限于，以下的至少一种：偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、羧甲基纤维钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚苯二甲酰苯二胺、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物和聚偏二氟乙烯。
在一些实施例中，所述聚合物形成以斑点状或网络状分布的粘接性多孔涂层。
本申请另提供了一种电化学装置，其包含：正极；负极；以及根据本申请的多层隔离膜，所述多层隔离膜位于所述正极和所述负极之间。
正极
正极包括正极材料，正极材料包括能够吸收和释放锂(Li)的正极材料(下文中，有时称为“能够吸收/释放锂Li的正极材料”)。能够吸收/释放锂(Li)的正极材料的例子可以包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、磷酸铁锂、钛酸锂和富锂锰基材料。
具体的，钴酸锂的化学式可以如化学式1：
LixCoaM1b02-c 化学式1
其中M1表示选自镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)、钇(Y)、镧(La)、锆(Zr)和硅(Si)中的至少一种，x、a、b和c值分别在以下范围内：0.8≤x≤1.2、0.8≤a≤1、0≤b≤0.2、-0.1≤c≤0.2；
镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂的化学式可以如化学式2：
LiyNidM2eO2-f 化学式2
其中M2表示选自钴(Co)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(A1)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)、锆(Zr)和硅(Si)中的至少一种，y、d、e和f值分别在以下范围内：0.8≤y≤1.2、0.3≤d≤0.98、0.02≤e≤0.7、-0.1≤f≤0.2；
锰酸锂的化学式可以如化学式3：
LizMn2-gM3gO4-h 化学式3
其中M3表示选自钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)中的至少一种，z、g和h值分别在以下范围内：0.8≤z≤1.2、0≤g＜1.0和-0.2≤h≤0.2。
负极
负极包括负极材料，负极材料包括能够吸收和释放锂(Li)的负极材料(下文中，有时称为“能够吸收/释放锂Li的负极材料”)。能够吸收/释放锂(Li)的负极材料的例子可以包括碳材料、金属化合物、氧化物、硫化物、锂的氮化物例如LiN3、锂金属、与锂一起形成合金的金属和聚合物材料。
碳材料的例子可以包括低石墨化的碳、易石墨化的碳、人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机聚合物化合物烧结体、碳纤维和活性碳。其中，焦炭可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。有机聚合物化合物烧结体指的是通过在适当的温度下煅烧聚合物材料例如苯酚塑料或者呋喃树脂以使之碳化获得的材料，将这些材料中的一些分成低石墨化碳或者易石墨化的碳。聚合物材料的例子可以包括聚乙炔和聚吡咯。
在能够吸收/释放锂(Li)的这些负极材料中，更进一步地，选择充电和放电电压接近于锂金属的充电和放电电压的材料。这是因为负极材料的充电和放电电压越低，电化学装置(例如锂离子电池)越容易具有更高的能量密度。其中，负极材料可以选择碳材料，因为在充电和放电时它们的晶体结构只有小的变化，因此，可以获得良好的循环特性以及大的充电和放电容量。尤其可以选择石墨，因为它可以给出大的电化学当量和高的能量密度。
此外，能够吸收/释放锂(Li)的负极材料可以包括单质锂金属、能够和锂(Li)一起形成合金的金属元素和半金属元素，包括这样的元素的合金和化合物等等。特别地，将它们和碳材料一起使用，因为在这种情况中，可以获得良好的循环特性以及高能量密度。除了包括两种或者多种金属元素的合金之外，这里使用的合金还包括包含一种或者多种金属元素和一种或者多种半金属元素的合金。该合金可以处于以下状态固溶体、共晶晶体(共晶混合物)、金属间化合物及其混合物。
金属元素和半金属元素的例子可以包括锡(Sn)、铅(Pb)、铝(Al)、铟(In)、硅(Si)、锌(Zn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、镁(Mg)、硼(B)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、锆(Zr)、钇(Y)和铪(Hf)。上述合金和化合物的例子可以包括具有化学式：MasMbtLiu的材料和具有化学式：MapMcqMdr的材料。在这些化学式中，Ma表示能够与锂一起形成合金的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；Mb表示除锂和Ma之外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；Mc表示非金属元素中的至少一种元素；Md表示除Ma之外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；并且s、t、u、p、q和r满足s＞0、t≥0、u≥0、p＞0、q＞0和r≥0。
此外，可以在负极中使用不包括锂(Li)的无机化合物，例如MnO2、V2O5、V6O13、NiS和MoS。
电解质
上述锂离子电池还包括电解质，电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。
锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB和二氟硼酸锂中的一种或多种。例如，锂盐选用LiPF6，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。
非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。
碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。
链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)及其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1，2-二氟亚乙酯、碳酸1，1-二氟亚乙酯、碳酸1，1，2-三氟亚乙酯、碳酸1，1，2，2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1，2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1，1，2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯及其组合。
羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯及其组合。
醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃及其组合。
其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1，2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯及其组合。
本申请的电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。特别地，该电化学装置是锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
本申请另提供了一种电子装置，其包括根据本申请的电化学装置。
本申请的电化学装置的用途没有特别限定，其可用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，本申请的电化学装置可用于，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
下面以锂离子电池为例并且结合具体的实施例说明锂离子电池的制备，本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是实例，其他任何合适的制备方法均在本申请的范围内。
实施例
以下说明根据本申请的锂离子电池的实施例和对比例进行性能评估。
一、锂离子电池的制备
1、多层隔离膜的制备方法
在制备本申请实施例和对比例的多层隔离膜时，向两个独立的挤出机系统(第一挤出机和第二挤出机)分别添加不同的原材料和石蜡油增塑剂，经过三层T型口模挤出。通过调整三层模头来控制各层的比例。隔离膜的外层采用添加至第一挤出机的原料构成，隔离膜的中间层采用第二挤出机的原料构成。当隔离膜由三层膜组成时，两个外层为第二多孔基材，中间层为第一多孔基材。
在制备对比例的单层隔离膜时，向一个挤出机系统添加原材料和石蜡油增塑剂，经过三层T型口模挤出。
原料经挤出后经过流延辊冷却成膜，然后在80℃-120℃的温度下进行纵向拉伸，然后进行横向拉伸，再经过二氯甲烷萃取、用热风进行干燥、二次热定型、收卷，制备得到所需隔离膜。
2、锂离子电池的制备方法
将正极活性物质钴酸锂、导电碳(Super P)和粘结剂聚偏二氟乙烯按重量比94∶3∶3溶解于N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中，充分搅拌混合均匀，制得正极浆料。将正极浆料涂覆于铝箔上、烘干、冷压、分条，得到正极。
将负极活性物质人造石墨、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶和增稠剂羧甲基纤维素钠按照重量比97∶1∶1.5∶0.5溶解于去离子水溶剂体系中，充分搅拌混合均匀，制得负极浆料。将负极浆料涂覆于铜箔上、烘干、冷压、分条，得到负极。
将锂盐LiPF6与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)∶碳酸二乙酯(DEC)∶碳酸亚丙酯(PC)∶丙酸丙酯(PP)∶碳酸亚乙烯酯(VC))＝20∶30∶20∶28∶2，质量比)按质量比8∶92配制而成的溶液作为锂离子电池的电解液。
将正极、隔离膜和负极按顺序叠好，使隔离膜处于正极和负极中间，卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装中，注入电解液并封装，进行化成之后制成最终的锂离子电池产品。
依照上述方法制备以下实施例1-25和对比例1-4，各实施例和对比例的制备条件如下表所示：
二、测试方法
1、多层隔离膜的层间剥离力的测试方法
裁取长100mm、宽20mm的隔离膜样品。采用双面胶将隔离膜的第一表面粘结固定在平台上。截取50μm厚的胶带，将胶带一端贴合隔离膜的第二表面的一端并将胶带的另一端贴合平台，以将隔离膜固定在平台上。然后用50μm厚的胶带贴合隔离膜的第二表面，利用胶带的粘结力对多层隔离膜进行180°剥离，采用高铁拉力机(剥离速度50mm/min)测试隔离膜的层间剥离力。
图3展示了测试图1所示的隔离膜的层间剥离力的方法。图4展示了测试图2所示的隔离膜的层间剥离力的方法。
2、厚度的测试方法
采用“LITEMATIC”VL-50型号的万分测厚仪(测试精度为0.01N)均匀测试隔离膜的10-15个点的厚度，取平均值作为隔离膜的总厚度。根据测量层间剥离力的方法剥离隔离膜的各层，并采用相同的方法测试各层的厚度。
3、透气度的测试方法
裁取5个长100mm、宽50mm的隔离膜样品，分别采用Gurley4110N透气度测试仪测量100cc气体通过隔离膜需要的时间，取平均值记为隔离膜的总透气值(s/100cc)。根据测量层间剥离力的方法剥离隔离膜的各层，并采用相同方法测试各层的透气度。
4、熔点的测试方法
采用同步热分析仪(型号STA449F3)，以10℃/分钟的速率从常温25℃升温至300℃，测得样品的第一次熔融峰T1，然后迅速降温至常温，再以10℃/分钟的速度升温至300℃，测得样品的第二次熔融峰T2。将T2记为样品的熔点。
5、闭孔温度和破膜温度的测试方法
裁取长30mm、宽30mm的隔离膜样品，将其密封在连有正极和负极的金属仓内，然后注入测试用电解液并密封。测试用电解液通过如下方法制备：将锂盐LiPF6与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)∶碳酸二乙酯(DEC)∶碳酸亚丙酯(PC)∶丙酸丙酯(PP)∶碳酸亚乙烯酯(VC))＝20∶30∶20∶28∶2，质量比)按质量比8∶92配制而成的溶液。
将金属仓连接电阻记录仪。将金属仓放入200℃烘箱内，记录金属仓内部样品电阻随温度的变化。将样品电阻增加至1000欧姆所对应的温度记为闭孔温度。随温度的升高，将样品电阻重新降为1000欧姆所对应的温度记为破膜温度。
6、热箱通过率测试方法
取100个锂离子电池样品，在常温下以0.5C倍率恒定电流充电至电压高于4.4V，进一步在4.4V恒定电压下充电至电流低于0.05C，使其处于4.4V满充状态。将锂离子电池样品放入烘箱中，以5℃/min的速率升温至140℃/150℃，锂离子电池若没有发生冒烟、起火、爆炸，则记为通过，反之则记为不通过。140℃热箱通过率是指通过测试的锂离子电池数量与锂离子电池总数的比值。采用相同方法计算150℃热箱通过率。
三、测试结果
表1展示了实施例1-25和对比例1-4中使用的隔离膜的结构和性质以及电芯性能。
由对比例1和2可以看出，当隔离膜只由单独的多孔基材组成时，电芯安全性较差，无法满足使用需求。当多层隔离膜的第一多孔基材与第二多孔基材之间的剥离力过小(小于约2N/m)时(如对比例3所示)，隔离膜无法进行加工；当多层隔离膜的第一多孔基材与第二多孔基材之间的剥离力过大(大于约50N/m)时(如对比例4所示)，层间相互影响显著，导致闭孔温度升高，破膜温度降低，从而使得锂离子电池无法通过150℃热箱测试。
实施例1-6展示了多层隔离膜的第一多孔基材与第二多孔基材之间的剥离力对锂离子电池性能的影响。结果表明，当层间剥离力在约2-50N/m的范围内时，锂离子电池在140℃热箱测试中表现优越，具有显著改善的安全性。
实施例2和7展示了多层隔离膜的层数对锂离子电池性能的影响。结果表明，两层和三层结构的隔离膜均能实现优越的140℃热箱测试通过率。在150℃热箱测试中，三层结构比两层结构对锂离子电池的安全性改善作用更大，安全性更高。
实施例3和8-12展示了多层隔离膜的总厚度对锂离子电池性能的影响。结果表明，随多层隔离膜总厚度的增加，隔离膜能够充分闭孔，对热破膜的抵抗能力相应提高，140℃和150℃热箱测试通过率均不断提高。
实施例3和13-17展示了第一多孔基材/第二多孔基材的厚度比例对锂离子电池性能的影响。结果表明，随第一多孔基材厚度比例的增加或第二多孔基材厚度比例的降低，隔离膜能够充分闭孔，140℃和150℃热箱测试通过率均不断提高。
实施例3和18-21展示了第一多孔基材的闭孔温度对锂离子电池性能的影响。结果表明，随闭孔温度的降低，隔离膜的闭孔能力增加，140℃和150℃热箱测试通过率随之增加。
实施例3和22-25展示了第二多孔基材的破膜温度对锂离子电池性能的影响。结果表明，随破膜温度的提高，隔离膜在高温条件下发生熔融破膜而短路的概率不断降低，140℃和150℃热箱测试通过率不断提高。
上述结果表明，适当的层间剥离力、增加隔离膜的总厚度、增加第一多孔基材的厚度比例或降低第二多孔基材的厚度比例、提升第一多孔基材的闭孔温度和/或提升第二多孔基材的破膜温度有助于改善锂离子电池的140℃和150℃热箱测试通过率，有助于改善锂离子电池的安全性。
整个说明书中对“实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (10)

1.一种多层隔离膜，其包括：
至少一第一多孔基材；和
至少一第二多孔基材，
其中所述第一多孔基材与所述第二多孔基材之间的剥离力在2N/m至50N/m的范围内，并且所述第一多孔基材具有不大于135℃的闭孔温度。
2.根据权利要求1所述的多层隔离膜，其中所述第二多孔基材具有不小于145℃的破膜温度。
3.根据权利要求1所述的多层隔离膜，其中所述多层隔离膜具有5μm至30μm的总厚度，并且其中所述第一多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的10％至70％，且所述第二多孔基材的厚度为所述多层隔离膜的总厚度的30％至90％。
4.根据权利要求1所述的多层隔离膜，其中所述多层隔离膜具有50s/100cc至1000s/100cc的总透气度，并且其中所述第一多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的30％至80％，且所述第二多孔基材的透气度为所述多层隔离膜的总透气度的20％至70％。
5.根据权利要求1所述的多层隔离膜，其中所述多层隔离膜具有不大于135℃的闭孔温度以及不小于145℃的破膜温度。
6.根据权利要求1所述的多层隔离膜，其中所述第一多孔基材的材料选自以下的至少一种：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和平均分子量为1000g/mol至20000g/mol的聚乙烯蜡。
7.根据权利要求1所述的多层隔离膜，其中所述第二多孔基材的材料选自以下的至少一种：超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、纤维素、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯和聚砜。
8.根据权利要求1所述的多层隔离膜，所述多层隔离膜进一步包括设置于所述多层隔离膜的一侧或两侧上的至少一涂层，所述涂层包括无机颗粒和聚合物中的一种或两种。
9.一种电化学装置，其包含：
正极；
负极；以及
根据权利要求1-8中任一项所述的多层隔离膜，所述多层隔离膜位于所述正极和所述负极之间。
10.一种电子装置，其包括根据权利要求9所述的电化学装置。
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