CN115275524B - 一种电池隔膜和电池 - Google Patents
一种电池隔膜和电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115275524B CN115275524B CN202210968061.1A CN202210968061A CN115275524B CN 115275524 B CN115275524 B CN 115275524B CN 202210968061 A CN202210968061 A CN 202210968061A CN 115275524 B CN115275524 B CN 115275524B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer particles
- coating
- battery
- particles
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 143
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 115
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 18
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 12
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 11
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- -1 ethylene, propylene, butadiene Chemical class 0.000 description 17
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 13
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 5
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 2
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NMLPGTZALRWFDE-UHFFFAOYSA-N ethyl prop-2-enoate;methyl 2-methylprop-2-enoate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(=O)C=C.COC(=O)C(C)=C NMLPGTZALRWFDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-Methylstyrene Chemical compound CC1=CC=C(C=C)C=C1 JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012820 LiCoO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MLHOXUWWKVQEJB-UHFFFAOYSA-N Propyleneglycol diacetate Chemical compound CC(=O)OC(C)COC(C)=O MLHOXUWWKVQEJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- DVATZODUVBMYHN-UHFFFAOYSA-K lithium;iron(2+);manganese(2+);phosphate Chemical compound [Li+].[Mn+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O DVATZODUVBMYHN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- DEAKWVKQKRNPHF-UHFFFAOYSA-N methyl 2-methylprop-2-enoate;prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.COC(=O)C(C)=C.C=CC1=CC=CC=C1 DEAKWVKQKRNPHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920001483 poly(ethyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- AJSTXXYNEIHPMD-UHFFFAOYSA-N triethyl borate Chemical compound CCOB(OCC)OCC AJSTXXYNEIHPMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009461 vacuum packaging Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
- H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
本发明涉及电池隔膜的技术领域，提供了一种电池隔膜和电池。该电池隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层相对设置于所述基材的两面；所述第一涂层包括第一聚合物粒子和无机粒子；所述第二涂层包括第二聚合物粒子；所述第一聚合物粒子的Dv10记为A，Dv50记为B；所述无机粒子的Dv90记为C；其中，0.2≤A/C≤5；1≤B/C≤40。本发明的电池隔膜在电芯中与极片的粘接性好，使电芯具有优异的低温动力学性能；电池隔膜通过两层涂覆结构的设计使电池隔膜结构简单化。同时，包含该电池隔膜的电池具有优异的安全性能和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池隔膜的技术领域，具体涉及一种电池隔膜和电池。
背景技术
近年来，锂离子电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应及绿色环保等特点，作为储能设备在消费电子和电动工具等产品中得到广泛的应用。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对锂离子电池的使用环境、需求不断提高，这就要求锂离子电池能够兼顾高低温性能的同时具有高安全性，同时成本要求不断降低。电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部件，决定了电池的界面结构，内阻等，直接影响电池的循环、容量和安全等性能。
因此，研发一种能够提高电池的循环、容量和安全的电池隔膜是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种电池隔膜及包含该电池隔膜的电池。本发明的电池隔膜在电芯中与极片的粘接性好，使电芯具有优异的低温动力学性能；电池隔膜通过两层涂覆结构的设计使电池隔膜结构简单化。同时，包含该电池隔膜的电池具有优异的安全性能和循环性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种电池隔膜，所述电池隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层相对设置于所述基材的两面；
所述第一涂层包括第一聚合物粒子和无机粒子；
所述第二涂层包括第二聚合物粒子；
所述第一聚合物粒子的Dv10记为A，Dv50记为B；所述无机粒子的Dv90记为C；其中，0.2≤A/C≤5；1≤B/C≤40。
本发明的发明人发现，第一涂层中通过将第一聚合物粒子与无机粒子按照特定的粒径比例混合，不仅能确保该电池隔膜的耐热收缩性；同时可以确保该电池隔膜在电芯中与极片的粘接性。第二涂层涂覆的第二聚合物粒子，可以确保电池隔膜在电芯中与另一面极片的粘接性，使电芯具有优异的低温动力学性能。该电池隔膜通过第一涂层和第二涂层的两层涂层结构设计，结构简单，适合产业化应用。
本发明第二方面提供了一种电池，该电池包含本发明第一方面所述的电池隔膜。
含有本发明第一方面所述电池隔膜的电池具有优异的安全性能和循环性能。
本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供的电池隔膜，在电芯中与极片的粘接性好，使电芯具有优异的低温动力学性能；
(2)本发明提供的电池隔膜，通过两层涂覆结构的设计使电池隔膜结构简单，适合工业化生产；
(3)本发明提供的电池具有优异的安全性能和循环性能。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
附图说明
图1所示为本发明实施例1提供的电池隔膜的结构示意图；
附图标记：a为基膜；b为第一涂层；c为第二涂层；d为第一聚合物粒子；e为无机粒子；f为第二聚合物粒子。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。
本发明第一方面提供了一种电池隔膜，所述电池隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层相对设置于所述基材的两面；
所述第一涂层包括第一聚合物粒子和无机粒子；
所述第二涂层包括第二聚合物粒子；
所述第一聚合物粒子的Dv10记为A，Dv50记为B；所述无机粒子的Dv90记为C；其中，0.2≤A/C≤5；1≤B/C≤40。
本发明中，Dv10，Dv50和Dv90用来表示粒子体积分布中10％、50％、90％对应的粒径。其中，“Dv10”是指粒径小于(或大于)它的颗粒占10％。“Dv50”是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％。“Dv90”为是粒径小于(或大于)它的颗粒占90％。
此处，对第一聚合物粒子、无机粒子和第二聚合物粒子的粒径不作具体限定，可以选择本领域通常选用的粒径范围。
本发明的发明人发现第一涂层中，通过设计第一聚合物粒子和无机粒子的粒径比例，发现在0.2≤A/C≤5；1≤B/C≤40的范围内，可以使电池隔膜的耐热收缩性较好，在电芯中与极片的粘接性更好，使电芯具有优异的低温动力学性能，从而包含该电池隔膜的电池具有优异的安全性能和循环性能。
为了更好地提高电池的安全性能和循环性能，可以对其中一个或多个技术特征做进一步优选。
优选地，0.5≤A/C≤3；更优选0.8≤A/C≤2
优选地，1.5≤B/C≤15；更优选1.8≤B/C≤10，最优选2≤B/C≤4。
第一聚合物粒子和无机粒子分散在第一溶剂中制备得到第一涂层。
第一涂层中，第一聚合物粒子与无机粒子的质量比为(0.04-0.3)﹕1，例如可以为但不限于0.04﹕1、0.05﹕1、0.08﹕1、0.1﹕1、0.15﹕1、0.2﹕1、0.24﹕1、0.25﹕1、0.28﹕1、0.3﹕1。
在一实例中，第一聚合物粒子与无机粒子的质量比(0.1-0.2)﹕1。
在所述第一涂层任意的250μm×200μm区域内，所述第一聚合物粒子的可视数量可以为50-1000个，例如50个、100个、200个、300个、400个、500个、600个、700个、800个、900个、1000个。
在一实例中，在所述第一涂层任意的250μm×200μm区域内，所述第一聚合物粒子的可视数量为100-500个。
第二聚合物粒子分散在第二溶剂中制备得到第二涂层。
在所述第二涂层任意的250μm×200μm区域内，所述第二聚合物粒子的可视数量为50-5000个，例如50个、100个、200个、500个、1000个、1500个、2000个、2500个、3000个、3500个、4000个、4500个、5000个。
在一实例中，在所述第二涂层任意的250μm×200μm区域内，所述第一聚合物粒子的可视数量为200-2000个。
通过控制涂覆量，使第一聚合物粒子和第二聚合物的可视数量在上述范围内，从而使得第一涂层和第二涂层具有更好的粘性和动力学性能。所述涂覆量不做特别的限制，能够实现所述可视数量即可。
对于所述的第一溶剂和第二溶剂的具体选择不作限定，可以选择本领域常用的制备电池隔膜的溶剂，例如去离子水。
所述第一聚合物粒子的Dv10：0.1μm-4μm，Dv50：0.5μm-25μm，Dv90：1μm-40μm。
所述第一聚合物粒子中，粒径小于等于0.1μm-4μm范围内的粒子占10％，粒径在0.5μm-25μm范围内的粒子占50％，粒径在1μm-40μm范围内的粒子占90％。
所述无机粒子的Dv10：0.02μm-1μm，Dv50：0.05μm-6μm，Dv90：0.3μm-10μm。
所述无机粒子中，粒径小于等于0.02μm-1μm范围内的粒子占10％，粒径在0.05μm-6μm范围内的粒子占50％，粒径在0.3μm-10范围内的粒子占90％。
所述第二聚合物粒子的Dv10：0.1μm-1μm，Dv50：0.5μm-25μm，Dv90：0.6μm-40μm。
所述第二聚合物粒子中，粒径小于等于0.1μm-1μm范围内的粒子占10％，粒径在0.1μm-4μm范围内的粒子占50％，粒径在0.6μm-40μm范围内的粒子占90％。
通过进一步限定第一聚合物粒子、无机粒子和第二聚合物粒子的粒径选择范围，可以更好地提高所述电池隔膜的粘接性能和热收缩性能。
所述第一聚合物粒子的Dv50≥所述第二聚合物粒子的Dv50。
优选地，所述第一聚合物粒子凸出于所述第一涂层的表面。
所述第一涂层的厚度为0.5μm-10μm。
示例性地，所述第一涂层的厚度为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm和5μm。
此时，第一涂层的厚度是指基材涂覆第一涂层的表面到无机粒子层远离基材的外表面。此处，无机粒子层是指第一涂层中分散的无机粒子部分和未凸出的第一聚合物粒子的部分。
所述基材的厚度为3μm-20μm。
示例性地，所述基材的厚度为3μm、4μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm或20μm。
在所述第一涂层中，第一聚合物粒子的覆盖率为10％-60％。
此处，“第一聚合物粒子的覆盖率”是指第一涂层在经过热压后，第一聚合物粒子随机分布在隔膜基材的表面形成第一涂层，第一聚合物粒子的分布面积占第一涂层总面积的比值为第一聚合物粒子的覆盖率。
示例性地，所述第一聚合物粒子的覆盖率可以为10％、12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、50％、60％。
在一实例中，第一聚合物粒子的覆盖率为15％-35％。
在所述第二涂层中，第二聚合物粒子的覆盖率为20％-99％。
此处，“第二聚合物粒子的覆盖率”是指第二涂层在经过热压后，第二聚合物粒子随机分布在隔膜基材的表面形成第二涂层，第二聚合物粒子的分布面积占第二涂层总面积的比值为第二聚合物粒子的覆盖率。
示例性地，所述第二聚合物粒子的覆盖率可以为20％-99％，例如20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％、70％、80％、90％、99％。
在一实例中，第二聚合物粒子的覆盖率25％-75％。
控制第一涂层中第一聚合物粒子的覆盖率和第二涂层中第二聚合物粒子的覆盖率，从覆盖面积比例对第一聚合物粒子和第二聚合物粒子的用量进行限定，从而使得第一涂层和第二涂层具有更好的粘性和动力学性能，可以进一步提升电池隔膜的性能。
在一实例中，所述第一聚合物粒子的玻璃化转变温度为40-120℃。
第一聚合物粒子的玻璃化转变温度与第一涂层的粘接性密切相关，通过限定第一聚合物粒子的玻璃化转变温度，避免了玻璃化转变温度太低使第一聚合物粒子溶胀过大影响隔膜的动力学性能和低温性能，又避免了玻璃化转变温度太高，造成隔膜的粘接力不足，影响电池的循环性能等问题。
所述第一聚合物粒子选自丙烯酸系单体、苯乙烯系单体和烯烃系单体的均聚物或共聚物中的至少一种。
示例性地，所述丙烯酸系单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、醋酸乙烯酯和醋酸丙烯酯。
示例性地，所述苯乙烯系单体包括苯乙烯、甲基苯乙烯。
示例性地，所述烯烃系单体包括乙烯、丙烯、丁二烯和丙烯腈。
示例性地，所述第一聚合物粒子选自甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-苯乙烯聚合物、甲基丙烯酸甲酯-乙烯-丙烯酸-丙烯腈聚合物、甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯-丙烯酸羟乙酯-丙烯腈聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚氧乙烯、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酸-苯乙烯聚合物、丁二烯-丙烯腈聚合物中的一种或多种的组合。
所述无机粒子选自无机金属氧化物、无机金属氮化物和无机金属盐中的至少一种。
示例性地，所述无机金属氧化物包括勃姆石、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、二氧化钛、二氧化硅和二氧化锆。
示例性地，所述无机金属氮化物包括氮化钨、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氮化钛和氮化镁。
示例性地，所述无机金属盐包括硫酸钡、钛酸钙和钛酸钡。
在一实例中，所述第二聚合物粒子的玻璃化转变温度为70-130℃。
第二聚合物粒子的玻璃化转变温度与第二涂层的粘接性密切相关，通过限定第二聚合物粒子的玻璃化转变温度，避免了玻璃化转变温度太低使第二聚合物粒子溶胀过大影响隔膜的动力学性能和低温性能，又避免了玻璃化转变温度太高，造成隔膜的粘接力不足，影响电池的循环性能等问题。
所述第二聚合物粒子选自氟代烯烃系单体、丙烯酸系单体和烯烃系单体的均聚物或共聚物中的至少一种。
示例性地，所述氟代烯烃系单体包括偏氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯和四氟乙烯。
示例性地，所述丙烯酸系单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸。
示例性地，所述烯烃系单体包括丁二烯、乙烯、丙烯、丙烯腈。
示例性地，所述第二聚合物粒子选自甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-丙烯酸聚合物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-丙烯酸聚合物中的一种或多种的组合。
所述基材选自聚乙烯、聚丙烯、多层聚乙烯聚丙烯、聚乙烯聚丙烯共混、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、间位芳纶、对位芳纶和间位对位共混芳纶中的至少一种。
本发明提供的电池隔膜的130℃横向和纵向的热收缩≤5％。
本发明还提供所述电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
(i)将无机粒子与第一聚合物粒子按照固定的质量比分散在第一溶剂中，形成稳定的浆料1；
(ii)在基材的一面涂覆浆料1，干燥得到第一涂层和半成品隔膜，第一涂层的厚度为0.5μm-10μm；
(iii)将第二聚合物粒子分散在第二溶剂中，形成浆料2，控制浆料2的固含量为5-15％，然后将浆料2涂覆在步骤(ii)获得的半成品隔膜的另一面，干燥得到电池隔膜。
其中，步骤(i)中，以所述浆料1的总质量为基准，所述无机粒子与第一聚合物粒子的总质量占比为20％-40％。
优选地，为了保证浆料1的稳定性，可以加入下述添加剂：羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和聚丙烯酸钠。更优选地，以所述浆料1的总质量为基准，所述羧甲基纤维素钠的含量为1wt％-3wt％、所述聚乙烯醇的含量为0.2wt％-1wt％、所述聚丙烯酸钠的含量为0.5wt％-2wt％。
对于所述的第一溶剂和第二溶剂的具体选择不作限定，可以选择本领域常用的制备电池隔膜的溶剂，例如去离子水。
本发明第二方面提供了一种电池，该电池包含本发明第一方面所述的电池隔膜。
本发明中，所述电池还包括正极片、负极片和非水电解液。本发明第一方面所述的电池隔膜设置于正极片、负极片之间。
本发明提供的电池隔离膜应用在电池中，第一涂层和第二涂层对电池的正极或者负极的粘接强度均3-50N/m。
所述的正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体一侧或两侧表面的正极活性物质层。
所述的正极集流体为具有导电性而不会在二次电池中引起不利的化学变化的物质，包括但不限于铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金。
所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。对正极活性物质没有特别限制，可以使用本领域的任何常用正极活性材料，例如，可以是包含钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂(LiNixCoyM1-x-yO2，其中，0≤x，y≤1且x+y≤1；其中，M为Mg、Zn、Ga、Ba、Al、Fe、Cr、Sn、V、Mn、Sc、Ti、Nb、Mo、Zr、Ta、W、B、F、Si中的一种或几种)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。
所述的负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体一侧或两侧表面的负极活性物质层。
示例性地，所述的负极集流体为具有导电性而不会在二次电池中引起不利的化学变化的物质，可以选自铜、不锈钢、铝、镍、钛、碳布或者所述材料的复合物。
所述负极活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。所述的负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳或含1-20wt％SiOx/C或Si/C的石墨复合材料中的至少一种，其中0<x<2。
所述非水电解液其组分可以包括非水溶剂和锂盐，非水溶剂包括碳酸酯类和/或羧酸酯类，例如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯；锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)和/或四氟硼酸锂(LiBF4)。
此外，所述非水电解液还可以包含添加剂，例如可以采用本领域常规电解液添加剂，例如三氟甲基三乙基硼酸锂、丙烯基-1，3-磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯中至少一种。
本发明的电池由于含有本发明第一方面所述的电池隔膜，电池具有优异的安全性能和循环性能。
在本发明中，当用编号对术语进行区分时，例如“第一涂层”、“第二涂层”、“第一溶剂”、“第二溶剂”等，这种表述方式中的编号仅起到区分的作用，而不表示先后顺序，在没有特别说明的情况下，编号的数字大小不对技术方案带来任何限定的效果。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合具体实施例详细描述本发明，这些实施例用于理解而不是限制本发明。
下述实施例和对比例的锂离子电池均按照下述方法进行制备，区别仅在于电池隔膜的选择不同，电池隔膜的具体区别如表1所示。
(1)隔膜的制备
a:将无机粒子与第一聚合物粒子分散在去离子水中，形成稳定的浆料1。为了保证浆料1的稳定性，需要加入添加剂：2wt％的羧甲基纤维素钠、0.5％聚乙烯醇、1％聚丙烯酸钠；
无机粒子和第一聚合物粒子总质量比为30％，其余为去离子水和添加剂；
b:采用微凹版涂覆工艺在厚度为5μm的聚乙烯基材的一面涂覆浆料1，然后50℃烘干，得到第一涂层和半成品隔膜。通过控制无机粒子与第一聚合物粒子的质量比和涂层厚度能够控制在200μm×250μm范围内第一聚合物粒子的可视数量，粒子的可视数量决定了第一涂层的粘性和动力学性能；
c:将第二聚合物粒子均匀分散在去离子水中，需要加入添加剂：2wt％的羧甲基纤维素钠、0.5wt％聚乙烯醇、1wt％聚丙烯酸钠，形成10％固含量的浆料2，采用微凹版涂覆工艺涂覆在半成品隔膜的另一面，控制涂覆量，然后50℃烘干，得到电池隔膜。
电池隔膜的示意图如图1所示，其中第二涂层中使用的粘接剂未示出。
(2)正极片制备
将正极活性物质LiCoO2、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、导电剂乙炔黑按照重量比96.9:1.5:1.6进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌，直至混合体系成均一流动性的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于厚度为9-12μm的铝箔上；将上述涂覆好的铝箔在5段不同温度梯度的烘箱烘烤后，再将其在120℃的烘箱干燥8h，然后经过辊压、分切得到所需的正极片。
(3)负极片制备
将质量占比为96.5％的人造石墨负极材料，质量占比为0.1％的单壁碳纳米管(SWCNT)导电剂、质量占比为1％的导电炭黑(SP)导电剂、质量占比为1％的羧甲基纤维素钠(CMC)粘结剂及质量占比为1.4％的丁苯橡胶(SBR)粘结剂以湿法工艺制成浆料，涂覆于负极集流体铜箔的表面，经烘干(温度：85℃，时间：5h)、辊压和模切得到负极片。
(4)非水电解液制备
在充满氩气的手套箱(水分<10ppm，氧分<1ppm)中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)、丙酸乙酯(EP)以2:1:5:2的质量比混合均匀，在混合溶液中缓慢加入基于非水电解液总质量14wt.％的LiPF6和添加剂，搅拌均匀得到非水电解液。
(5)锂离子电池的制备
将上述准备的正极片、隔膜、负极片通过卷绕得到未注液的裸电芯；将裸电芯置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的裸电芯中，经过真空封装、静置、化成、整形、分选等工序，获得所需的锂离子电池。
下述实施例和对比例中电池隔膜相关性能测试，测试方法说明如下：
(1)使用马尔文激光粒度仪测试对无机粒子、第一聚合物、第二聚合物的粒径分布，得到Dv10、Dv50和Dv90。
(2)第一聚合物粒子和第二聚合物粒子的玻璃化转变温度测试：
采用通用型差示扫描量热仪(DSC)法：分别取5mg各实施例和对比例制备的第一聚合物样品，以5℃/min的升温速率升温至150℃，采集DSC曲线，由所得DSC曲线确定第一聚合物的软化点，即软化温度。
(3)200μm×250μm范围内的第一聚合物粒子可视化数量测试：
样品隔膜第一涂层面放置在扫描电镜下以500倍率观察，选取任意一个200μm×250μm区域，记录可视化的第一聚合物粒子数量。
(4)覆盖率的测试方法
测试对象为隔膜时，将隔膜放置在100℃2MPa的压力和温度下热压10min，冷却后，通过扫描电镜观察热压后的隔膜的第一表面和第二表面，计算每平方厘米面积中聚合物粒子的可视占有率，即为隔膜的覆盖率；
测试对象为锂电芯，将锂电芯放电完毕，拆解电芯中的隔膜，通过扫面电镜观察拆解出的隔膜的第一表面和第二表面，计算每平方厘米面积中聚合物粒子的可视占有率，即为隔膜的覆盖率。
(5)隔膜与正负极片的粘接力测试
采用国家标准GB/T 2790-1995，采用180°剥离测试方法测试隔膜与正极片或负极片间的粘结力。将隔膜和正极极片或负极极片平整叠加在一起，然后使用热压机热压将隔膜与正极片或负极片复合，热压热压力的热压条件为：温度88～90℃，压力1.2Mpa，热压时间60～120s(秒)，热压完成后将样品裁切成15mm×50mm小条，测试隔离膜与正极极片或负极极片之间的粘结力。
表1
/>
将上述实施例和对比例所得锂离子电池进行电化学性能测试：
(1)25℃循环实验：将上述实施例和对比例所得电池置于(25±2)℃环境中，静置2-3小时，待电池本体达到(25±2)℃时，电池按照1C恒流充电截止电流为0.05C，电池充满电后搁置5min，再以0.5C恒流放电至截止电压3.0V，记录前3次循环的最高放电容量为初始容量Q，当循环达到所需的次数时，记录电池的最后一次的放电容量Q1，记录结果如表2。
其中用到的计算公式如下：容量保持率(％)＝Q1/Q×100％。
(1)45℃循环实验：将上述实施例和对比例所得电池置于(45±2)℃环境中，静置2-3小时，待电池本体达到(45±2)℃时，电池按照1C恒流充电截止电流为0.05C，电池充满电后搁置5min，再以0.5C恒流放电至截止电压3.0V，记录前3次循环的最高放电容量为初始容量Q，当循环达到所需的次数时，记录电池的最后一次的放电容量Q1，记录结果如表2。
其中用到的计算公式如下：容量保持率(％)＝Q1/Q×100％。
(2)低温放电实验：将上述实施例和对比例所得电池在环境温度(25±3)℃下，先以0.2C放电至3.0V，搁置5min；再以0.7C充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流≤截止电流时，停止充电，搁置5min后，以0.2C放电至3.0V，记录此次放电容量为常温容量Q2。然后电芯以0.7C充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于截止电流，停止充电；将充满电的电池在(-10±2)℃条件下搁置4h后，以0.5C电流放电至截止电压3.0V，记录放电容量Q3，计算可得低温放电容量保持率，记录结果如表2。
电池的低温放电容量保持率(％)＝Q3/Q2×100％。
(3)135℃热冲击实验：将上述实施例和对比例所得电池常温条件下满电，然后24H内开始测试。用对流方式或循环热空气箱以起始温度(25±3)℃进行加热，温变率(5±2)℃/min，升温至(135±2)℃，保持60min后结束试验，记录电池状态结果如表2。
不起火、爆炸、燃烧视为通过，其余一律不通过。
(4)过充实验：将上述实施例和对比例所得电池以3C倍率恒流充电到5V记录电池状态，记录结果如表2。不起火、爆炸、燃烧视为通过，其余视为不通过。
(5)25℃充电温升实验：将上述实验例和对比例所得电池以0.2C倍率放电至3.0V，静止2H后25℃环境下1.0C充电至限制电压，冲完5s后采样测试电芯温升。
表2
/>
通过表2的结果可以看出，第一涂层通过控制适宜的第一聚合物粒子粒径和与无机粒子的比例可以获得与电池正极优异的粘接力，第二涂层控制第二聚合物粒子的涂覆量可以获得与负极优异的粘接力，在适当的范围内，电芯具有优异的常温和45℃循环性能，同时在-10℃低温条件下放电性能优异，本发明的电池隔膜由于具有良好的锂离子传输能力，电芯整体直流和交流阻抗低，25℃充电温升低。
通过对比例可以发现，过量的第一聚合物粒子和第二聚合物粒子虽然可以让电池隔膜获得对正负极的粘接力优异，但是聚合物粒子溶胀过大，严重影响锂离子的传输能力，电芯循环和低温放电受到明显影响。第一聚合物粒子与无机离子组成第一涂层，适量的第一聚合物粒子不影响隔膜整体的耐热性，电芯安全性能基本不受影响，但是过量的第一聚合物粒子对隔膜的130℃耐热收缩有较大影响，一定程度影响电芯的安全，如135℃热冲击测试结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层相对设置于所述基材的两面；
所述第一涂层包括第一聚合物粒子和无机粒子；所述第一聚合物粒子凸出于所述第一涂层的表面；所述第一聚合物粒子与所述无机粒子的质量比为(0.04-0.3)﹕1；
所述第二涂层包括第二聚合物粒子；
所述第一聚合物粒子的Dv10记为A，Dv50记为B；所述无机粒子的Dv90记为C；其中，0.2≤A/C≤5；1≤B/C≤40；
所述第一聚合物粒子的Dv50≥所述第二聚合物粒子的Dv50的5.5倍；
所述第一涂层中，第一聚合物粒子的覆盖率为15％-35％；
所述第二涂层中，第二聚合物粒子的覆盖率为20%-99%；
所述覆盖率的测试方法为：测试对象为隔膜时，将隔膜放置在100℃2MPa的压力和温度下热压10min，冷却后，通过扫描电镜观察热压后的隔膜的第一表面和第二表面，计算每平方厘米面积中聚合物粒子的可视占有率，即为覆盖率。
2.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述0.5≤A/C≤3；1.5≤B/C≤15。
3.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，在所述第一涂层任意的250μm×200μm区域内，所述第一聚合物粒子的可视数量为50-1000个；和/或，
在所述第二涂层任意的250μm×200μm区域内，所述第二聚合物粒子的可视数量为50-5000个。
4.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述第一聚合物粒子的Dv10：0.1μm-4μm，Dv50：0.5μm-25μm，Dv90：1μm-40μm；和/或，
所述无机粒子的Dv10：0.02μm-1μm，Dv50：0.05μm-6μm，Dv90：0.3μm-10μm；和/或，
所述第二聚合物粒子的Dv10：0.1μm-1μm，Dv50：0.5μm-25μm，Dv90：0.6μm-40μm。
5.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述第一涂层的厚度为0.5μm-10μm；所述第一涂层的厚度是指基材涂覆第一涂层的表面到无机粒子层远离基材的外表面；所述无机粒子层是指第一涂层中分散的无机粒子部分和未凸出的第一聚合物粒子的部分；
和/或，所述基材的厚度为3μm-20μm。
6.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述第一聚合物粒子的玻璃化转变温度为40-120℃；和/或，
所述第二聚合物粒子的玻璃化转变温度为70-130℃。
7.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述第一聚合物粒子选自丙烯酸系单体、苯乙烯系单体和烯烃系单体的均聚物或共聚物中的至少一种，和/或，
所述无机粒子选自无机金属氧化物、无机金属氮化物和无机金属盐中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述第二聚合物粒子选自氟代烯烃系单体、丙烯酸系单体和烯烃系单体的均聚物或共聚物中的至少一种。
9.一种电池，其特征在于，该电池包含权利要求1-8中任意一项所述的电池隔膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210968061.1A CN115275524B (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种电池隔膜和电池 |
| PCT/CN2023/101693 WO2024032162A1 (zh) | 2022-08-12 | 2023-06-21 | 一种电池隔膜和电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210968061.1A CN115275524B (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种电池隔膜和电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115275524A CN115275524A (zh) | 2022-11-01 |
| CN115275524B true CN115275524B (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=83752208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210968061.1A Active CN115275524B (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种电池隔膜和电池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115275524B (zh) |
| WO (1) | WO2024032162A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115275524B (zh) * | 2022-08-12 | 2023-11-28 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电池隔膜和电池 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105390743A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 三星电子株式会社 | 复合电解质和包括其的锂电池 |
| CN108389999A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-10 | 惠州市旭然新能源有限公司 | 有机、无机复合涂覆多孔性隔离膜、制备方法及其锂离子电池 |
| JP2018147578A (ja) * | 2017-03-01 | 2018-09-20 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
| CN112940650A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-11 | 深圳好电科技有限公司 | 锂离子电池复合隔膜用水性涂料及锂离子电池复合隔膜及锂离子电池 |
| CN113410581A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-17 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池 |
| CN113708008A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-26 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种隔离膜及其制备方法、应用 |
| CN113906626A (zh) * | 2019-06-03 | 2022-01-07 | 日本瑞翁株式会社 | 带有电化学元件用功能层的间隔件和电化学元件 |
| CN114374052A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-19 | 乐凯胶片股份有限公司 | 陶瓷复合隔膜和锂离子电池 |
| WO2022110228A1 (zh) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种隔离膜、其制备方法及其相关的二次电池、电池模块、电池包和装置 |
| CN114665226A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-06-24 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | 粘结性隔膜及其制备方法 |
| JP2022100309A (ja) * | 2019-07-10 | 2022-07-05 | 旭化成株式会社 | 多層多孔膜 |
| CN114709563A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 中材锂膜(宁乡)有限公司 | 一种电池隔离膜及其制备方法、二次电池 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111916624B (zh) * | 2019-05-08 | 2022-02-01 | 宁德新能源科技有限公司 | 隔离膜和电化学装置 |
| CN215119155U (zh) * | 2021-05-19 | 2021-12-10 | 德州东鸿制膜科技有限公司 | 一种粘接性耐热隔膜 |
| CN114024034B (zh) * | 2021-10-25 | 2022-08-30 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电池 |
| CN114361717B (zh) * | 2022-02-18 | 2024-04-30 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 复合隔膜及电化学装置 |
| CN115275524B (zh) * | 2022-08-12 | 2023-11-28 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电池隔膜和电池 |
-
2022
- 2022-08-12 CN CN202210968061.1A patent/CN115275524B/zh active Active
-
2023
- 2023-06-21 WO PCT/CN2023/101693 patent/WO2024032162A1/zh unknown
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105390743A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 三星电子株式会社 | 复合电解质和包括其的锂电池 |
| JP2018147578A (ja) * | 2017-03-01 | 2018-09-20 | 旭化成株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ |
| CN108389999A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-10 | 惠州市旭然新能源有限公司 | 有机、无机复合涂覆多孔性隔离膜、制备方法及其锂离子电池 |
| CN113906626A (zh) * | 2019-06-03 | 2022-01-07 | 日本瑞翁株式会社 | 带有电化学元件用功能层的间隔件和电化学元件 |
| JP2022100309A (ja) * | 2019-07-10 | 2022-07-05 | 旭化成株式会社 | 多層多孔膜 |
| WO2022110228A1 (zh) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种隔离膜、其制备方法及其相关的二次电池、电池模块、电池包和装置 |
| CN112940650A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-11 | 深圳好电科技有限公司 | 锂离子电池复合隔膜用水性涂料及锂离子电池复合隔膜及锂离子电池 |
| CN113410581A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-17 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池 |
| CN113708008A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-26 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种隔离膜及其制备方法、应用 |
| CN114374052A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-19 | 乐凯胶片股份有限公司 | 陶瓷复合隔膜和锂离子电池 |
| CN114665226A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-06-24 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | 粘结性隔膜及其制备方法 |
| CN114709563A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 中材锂膜(宁乡)有限公司 | 一种电池隔离膜及其制备方法、二次电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115275524A (zh) | 2022-11-01 |
| WO2024032162A1 (zh) | 2024-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020177760A1 (zh) | 负极、二次电池和包含二次电池的装置 | |
| CN114122320B (zh) | 电极片及电化学装置 | |
| US10847802B2 (en) | Negative electrode, method for preparing the same and electrochemical device for prolonging service life of battery and reducing short-circuit risk | |
| CN109950474B (zh) | 锂离子电池 | |
| CN111900392B (zh) | 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池 | |
| CN106848160A (zh) | 多孔层 | |
| CN114361717B (zh) | 复合隔膜及电化学装置 | |
| CN114447275B (zh) | 负极极片及二次电池 | |
| CN114759157B (zh) | 一种负极极片及其制备方法、锂二次电池 | |
| WO2022205165A1 (zh) | 一种隔离膜及包含所述隔离膜的电化学装置和电子装置 | |
| CN115101803A (zh) | 一种二次电池 | |
| CN113764612A (zh) | 一种含有高安全性热敏涂层的正极极片及锂离子电池 | |
| CN112786832A (zh) | 一种负极片及锂离子电池 | |
| CN115275524B (zh) | 一种电池隔膜和电池 | |
| JP2019192339A (ja) | 二次電池用セパレータ、これを含む二次電池用積層体および捲回体、ならびに非水二次電池 | |
| CN109494348B (zh) | 负极极片及二次电池 | |
| WO2023184230A1 (zh) | 一种正极及使用其的电化学装置及电子装置 | |
| CN114156479A (zh) | 极片及电化学装置 | |
| CN109461881B (zh) | 负极极片及二次电池 | |
| US20230089391A1 (en) | Positive electrode plate and battery | |
| CN115863783B (zh) | 电化学装置以及用电设备 | |
| CN116632368B (zh) | 二次电池及电子装置 | |
| WO2023141844A1 (zh) | 一种粘结剂及其应用 | |
| WO2022110222A1 (zh) | 一种隔离膜、其制备方法及其相关的二次电池、电池模块、电池包和装置 | |
| WO2024046274A1 (zh) | 正极极片、二次电池及用电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |