CN115911748A - 隔膜及其制备方法、二次电池和用电装置 - Google Patents

隔膜及其制备方法、二次电池和用电装置 Download PDF

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CN115911748A CN202211373665.8A CN202211373665A CN115911748A CN 115911748 A CN115911748 A CN 115911748A CN 202211373665 A CN202211373665 A CN 202211373665A CN 115911748 A CN115911748 A CN 115911748A
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姚萌
张建平
李彦辉
鲁志远
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Abstract

本申请涉及一种隔膜，其包含：基材；在所述基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及在所述陶瓷涂层上的聚合物涂层，其中，所述聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。本申请还涉及一种制备隔膜的方法、二次电池和用电装置。

Description

隔膜及其制备方法、二次电池和用电装置
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种隔膜及其制备方法、二次电池和用电装置。
背景技术
近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于二次电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。然而，现有二次电池的循环性能和安全性能需要进一步改进。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种隔膜，使得包含其的二次电池具有良好的循环性能和安全性能。
为了达到上述目的，本申请提供了一种隔膜及其制备方法、二次电池和用电装置。
本申请的第一方面提供了一种隔膜，其包含：
基材；
在所述基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及
在所述陶瓷涂层上的聚合物涂层，
其中，所述聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。
由此，本申请通过在隔膜的聚合物涂层中包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料，使得电极组件在通过隧道炉之后冷却时，聚合物涂层温度下降缓慢，在冷压时能够保持与正负极极片良好的粘结，从而改善使用所述隔膜的二次电池的循环性能和安全性能。
在任意实施方式中，所述导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料包括二硒化钨和硅酸铝中的至少一种，可选地为二硒化钨。
在任意实施方式中，所述导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的涂布密度为0.0000649-0.000195mg/mm2(0.1-0.3mg/1540.25mm2)，可选地为0.0000649-0.000130mg/mm2(0.1-0.2mg/1540.25mm2)。当所述材料的涂布密度在所述范围内时，能够进一步改善二次电池的循环性能和安全性能。
在任意实施方式中，所述聚合物涂层的涂布密度为0.00039-0.00422mg/mm2(0.6-6.5mg/1540.25mm2)。当所述聚合物涂层的涂布密度在所给范围内时，能够保证隔膜与正负极极片的良好粘结。
在任意实施方式中，所述导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料在所述聚合物涂层中的重量百分含量为1.5％-30％。当所述材料在所述聚合物涂层中的重量百分含量在所给范围内时，能够在不影响聚合物涂层的功能的同时，在电极组件通过隧道炉之后冷却时实现聚合物涂层温度下降缓慢的效果。
本申请的第二方面提供一种制备隔膜的方法，其包括以下步骤：
(1)提供基材；
(2)提供陶瓷浆料，将所述陶瓷浆料涂布在所述基材的至少一个表面上并干燥，形成陶瓷涂层；以及
(3)提供包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的聚合物浆料，将所述聚合物浆料涂布在所述陶瓷涂层上并干燥，形成聚合物涂层，从而得到所述隔膜，
其中，所述隔膜包含：
基材；
在所述基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及
在所述陶瓷涂层上的聚合物涂层，
所述聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。
由此，本申请方法以简单的方式在隔膜的聚合物涂层中包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料，可以在电极组件通过隧道炉后冷却时对聚合物涂层进行保温，从而改善包含所述隔膜的二次电池的循环性能和安全性能。
本申请的第三方面提供一种二次电池，其包括本申请第一方面的隔膜或通过本申请第二方面的方法制备的隔膜。
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的二次电池。
本申请的用电装置包括本申请的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。
附图说明
图1是现有技术的电极组件(即电芯JR)在冷压板冷压时的温度-时间曲线图。
图2是本申请一实施方式的电极组件的示意图。
图3是本申请一实施方式的电池单体的示意图。
图4是图3所示的本申请一实施方式的电池单体的分解图。
图5是本申请一实施方式的电池模块的示意图。
图6是本申请一实施方式的电池包的示意图。
图7是图6所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。
图8是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
附图标记说明：
1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5电池单体；51壳体；52电极组件；53顶盖组件
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的隔膜及其制备方法、二次电池和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出了最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
在二次电池的制备过程中，由正极极片、隔膜和负极极片组成的电极组件(即电芯JR)在卷绕完成后会经过隧道炉加热使隔膜的聚合物涂层软化，然后转移到冷压板冷压使隔膜和正负极极片粘接在一起。然而，在有些二次电池中，电芯JR比较薄，在通过隧道炉后冷却时散热快，隔膜上聚合物涂层温度下降快(如图1所示)，与正负极极片的粘结变差，在冷压时易出现蓬松电芯，从而影响二次电池的循环性能和安全性能。
本申请通过使用导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料对隔膜进行保温，使得在冷压时保证隔膜与正负极极片的粘结，从而改善二次电池的循环性能和安全性能。
[隔膜]
本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种隔膜，其包含：
基材；
在基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及
在陶瓷涂层上的聚合物涂层，
其中，聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。
虽然机理尚不明确，但本申请人意外地发现：本申请通过在隔膜的聚合物涂层中包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料，对隔膜进行保温，使得电极组件在通过隧道炉之后冷却时，聚合物涂层温度下降缓慢，在冷压时能够保持与正负极极片良好的粘结，从而改善使用所述隔膜的二次电池的循环性能。
此外，二次电池的析锂也得到改善。这是因为隔膜与正负极极片之间的粘结良好时，正负极极片之间间隙小，锂离子传输距离均匀且较小；当粘结较差时，正负极极片之间的距离不均匀，局部距离过大，锂离子传输路径长，容易析锂。因此，本申请通过在隔膜的聚合物涂层中包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料，在冷压时能够保持隔膜与正负极极片良好的粘结，从而改善析锂，即改善二次电池的安全性能。
在本申请的实施例中，导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料也称为保温材料。
在一些实施方式中，导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的导热系数为大于0至小于或等于0.12W/(m·K)，可选为0.01-0.12W/(m·K)。
在一些实施方式中，导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料包括二硒化钨和硅酸铝中的至少一种，可选地为二硒化钨。
在一些实施方式中，二硒化钨的导热系数为0.02-0.026W/(m·K)，硅酸铝的导热系数为0.04-0.1W/(m·K)。
在一些实施方式中，导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的涂布密度为0.1-0.3mg/1540.25mm2，可选地为0.1-0.2mg/1540.25mm2，进一步可选地为0.2mg/1540.25mm2。
当导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的涂布密度太大时，会影响隔膜在后期使用过程中的散热；当导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的涂布密度太小时，不能起到所述的保温效果。因此，当导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的涂布密度在所述范围内时，能够进一步改善二次电池的循环性能和安全性能。
虽然涂布密度的单位有时以“mg/1540.25mm2”进行表达，但是这种表达方式无意于明示、暗示对于面积有任何特定要求。
在一些实施方式中，聚合物涂层的涂布密度为0.6-6.5mg/1540.25mm2。当聚合物涂层的涂布密度在所给范围内时，能够保证隔膜与正负极极片的良好粘结。
在一些实施方式中，导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料在聚合物涂层中的重量百分含量为1.5％-30％。当导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料在聚合物涂层中的重量百分含量在所给范围内时，能够在不影响聚合物涂层的功能的同时，在电极组件通过隧道炉之后冷却时实现聚合物涂层温度下降缓慢的效果。
在一些实施方式中，陶瓷涂层的厚度为0.5-4μm
在一些实施方式中，陶瓷涂层包含陶瓷颗粒和粘结剂，陶瓷颗粒与粘结剂的重量比为4:1-9:1。
在一些实施方式中，陶瓷颗粒选自勃姆石(γ-AlOOH)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(BaSO4)、氧化镁(MgO)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、二氧化硅(SiO2)、二氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)、氧化钙(CaO)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化镍(NiO)、氧化铈(CeO2)、钛酸锆(SrTiO3)、钛酸钡(BaTiO3)、氟化镁(MgF2)中的至少一种。
在一些实施方式中，粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚环氧乙烷、聚乙烯醇等中的至少一种。
在一些实施方式中，聚合物涂层厚度为1-20μm。
在一些实施方式中，聚合物选自聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚丙烯酸酯中的至少一种。
在一些实施方式中，基材选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯及聚丙烯中的至少一种。
在一些实施方式中，基材的厚度为5-30μm。
本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种制备隔膜的方法，其包括以下步骤：
(1)提供基材；
(2)提供陶瓷浆料，将陶瓷浆料涂布在基材的至少一个表面上并干燥，形成陶瓷涂层；以及
(3)提供包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的聚合物浆料，将聚合物浆料涂布在陶瓷涂层上并干燥，形成聚合物涂层，从而得到隔膜，
其中，隔膜包含：
基材；
在基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及
在陶瓷涂层上的聚合物涂层，
聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。
由此，本申请方法以简单的方式在隔膜的聚合物涂层中包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料，可以在电极组件通过隧道炉后冷却时对聚合物涂层进行保温，从而改善包含所述隔膜的二次电池的循环性能和安全性能。
在一些实施方式中，在步骤(2)中，涂布可为凹版涂布，所述凹版涂布采用涂布机，所述涂布机包括凹版辊，所述凹版辊的线数为50-400LPI，凹版涂布的速度为5-50m/min。
在一些实施方式中，在步骤(2)中，陶瓷浆料的固含量为40-80％。
在一些实施方式中，在步骤(2)中，干燥的温度为30-80℃。
在一些方式中，在步骤(3)中，涂布为喷涂，喷涂的速度为0.01-0.1mL/min/mm2。
在一些实施方式中，在步骤(3)中，干燥的温度为30-80℃。
在一些实施方式中，聚合物涂层为岛状。
另外，以下适当参照附图对本申请的二次电池和用电装置进行说明。
本申请的一个实施方式中，提供一种二次电池。二次电池可以包括电池单体的形式，可以包括电池模块的形式，可以包括电池包的形式。电池模块和电池包中包含电池单体，电池包也可以包含电池模块。
通常情况下，电池单体包括正极极片、负极极片、电解质和隔膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。正极极片、负极极片和电解质可以采用已有的用于金属离子电池的产品。
[正极极片]
正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。
在一些实施方式中，所述正极活性材料在所述正极膜层中的含量为70-98重量％，基于所述正极膜层的总重量计。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
在一些实施方式中，所述粘结剂占所述正极膜层的质量百分比为0.1％至15％。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，所述导电剂占所述正极膜层的质量百分比为0.1％至15％。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。
[负极极片]
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中，所述负极活性材料占所述负极膜层的质量百分比为75％至99％，可选80％至98％。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。所述粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述粘结剂占所述负极膜层的质量百分比为0.1％至3.5％，可选0.5％至2.5％。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，所述导电剂占所述负极膜层的质量百分比为0.1％至5％，可选为0.3％至3％。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。
[电解质]
电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，电解质盐在非水电解液中的浓度为0.5-2mol/L(摩尔/升)，可选为0.7-1.3mol/L。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件(即电芯JR)。
如图2所示，电极组件包括正极极片、负极极片和隔膜。其中所述隔膜包括基材、陶瓷涂层和聚合物涂层，聚合物涂层中包含保温材料。
在一些实施方式中，电极组件(即电芯JR)的厚度为5-60mm。
在一些实施方式中，电池单体可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些实施方式中，电池单体的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。电池单体的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
本申请对电池单体的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图3是作为一个示例的方形结构的电池单体5。
在一些实施方式中，参照图4，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。电池单体5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
在一些实施方式中，电池单体可以组装成电池模块，电池模块所含电池单体的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
图5是作为一个示例的电池模块4。参照图5，在电池模块4中，多个电池单体5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池单体5进行固定。
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体5容纳于该容纳空间。
在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
图6和图7是作为一个示例的电池包1。参照图6和图7，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池。所述二次电池可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池。
图8是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用电池单体作为电源。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一、隔膜的制备
隔膜1：
(1)提供厚度为7μm的聚乙烯(PE)薄膜作为基材；
(2)将陶瓷颗粒Al2O3和粘结剂PVDF按照重量比7:1在适量的溶剂去离子水中混合均匀，得到固含量为60％的陶瓷浆料，将所述陶瓷浆料用涂布机涂布在所述基材的两个表面上，并干燥，形成单面厚度为2μm的陶瓷涂层。其中，涂布机的凹版辊的线数为150LPI，涂布的速度为10m/min，干燥温度为40℃，干燥时间为2小时；
(3)将聚合物PVDF和二硒化钨(导热系数为0.022W/(m·K))按照重量比6:1混合均匀，得到聚合物浆料，将所述聚合物浆料喷涂到所述陶瓷涂层上，干燥形成岛状的聚合物涂层，从而得到隔膜。其中，喷涂的速度为0.03mL/min/mm2，两侧的聚合物涂层的重量和厚度一致，聚合物涂层的涂布密度为1.4mg/1540mm2，二硒化钨的涂布密度为0.2mg/1540mm2；干燥的温度为40℃，干燥时间为5小时。
隔膜2-8与隔膜1的制备方法相似，不同之处在于，调整了保温材料的涂布密度、保温材料的物质种类(其中在隔膜5中使用的硅酸铝的导热系数为0.044W/(m·K))、聚合物涂层的涂布密度以及保温材料在聚合物涂层中的重量含量，具体详见表1。
二、二次电池的制备
实施例1
1、正极极片的制备
将正极活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)、导电剂炭黑(Super P)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比96.2:2.7:1.1在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均匀，得到正极浆料，将正极浆料涂布于正极集流体铝箔上，通过烘干、冷压、分条、裁切工序，得到正极极片。正极面密度为0.207mg/mm2，压实密度为3.5g/cm3。
2、负极制备
将负极活性材料人造石墨、导电剂炭黑(Super P)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC-Na)按质量比96.4:0.7:1.8:1.1在适量的溶剂去离子水中混合均匀，得到负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体铜箔上，通过烘干、冷压、分条、裁切工序，得到负极极片。负极面密度为0.126mg/mm2，压实密度为1.7g/cm3。
3、隔膜
隔膜采用上述制备的隔膜1。
4、电解液的制备
将碳酸亚乙酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)按质量比30:70进行混合，得到有机溶剂，将充分干燥的电解质盐LiPF6溶解于上述混合溶剂中，电解质盐的浓度为1.0mol/L，混合均匀后获得电解液。
5、二次电池的制备
将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件(其厚度为18mm)；将电极组件置于外包装中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的二次电池中，经过真空封装、静置、化成、整形工序，获得二次电池，其容量为71Ah。
实施例2-7和对比例1的二次电池与实施例1的二次电池的制备方法相似，不同之处在于使用了不同的隔膜，具体详见表1。
三、性能测试
1.冷却4分钟后电极组件内圈温度测试方法
在电极组件内圈布置感温线TT-K-40-SLE-15，在冷却4分钟后检测电极组件最内圈的温度。
2.容量保持率测试方法
在25℃的环境中，进行第一次充电和放电，在等效2.2C的充电电流下进行恒流和恒压充电，直到上限电压为4.3V。然后，在1C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为3.0V，记录首次放电容量值Cn。随后进行2.2Cn/1Cn，3.0-4.30V不断的充电和放电循环，记录循环过程中的放电容量值，并计算循环容量保持率。第N次循环的容量保持率＝(第N次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。
3.析锂程度的测试方法
对二次电池进行循环充放电程序，充电和放电的电流分别为2.2C和1C，循环圈数为2000圈。循环充放电程序结束后，拆解二次电池，评估负极极片的析锂程度。
析锂程度评估方法如下：
无析锂：单个电极组件无析锂区
一级析锂：单个析锂区最大面积≤5×5mm2，单个电极组件的析锂区个数≤1；
二级析锂：5×5mm2<单个析锂区最大面积≤10×10mm2，单个电极组件的析锂区个数≤1；
三级析锂：不满足前两级判定条件。
按照上述过程分别测试上述实施例和对比例，具体数值参见表1。
Figure BDA0003924802920000181
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (8)

1.一种隔膜，其包含：
基材；
在所述基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及
在所述陶瓷涂层上的聚合物涂层，
其中，所述聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料包括二硒化钨和硅酸铝中的至少一种，可选地为二硒化钨。
3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的涂布密度为0.1-0.3mg/1540.25mm2，可选地为0.1-0.2mg/1540.25mm2。
4.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述聚合物涂层的涂布密度为0.6-6.5mg/1540.25mm2。
5.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料在所述聚合物涂层中的重量百分含量为1.5％-30％。
6.一种制备隔膜的方法，其包括以下步骤：
(1)提供基材；
(2)提供陶瓷浆料，将所述陶瓷浆料涂布在所述基材的至少一个表面上并干燥，形成陶瓷涂层；以及
(3)提供包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料的聚合物浆料，将所述聚合物浆料涂布在所述陶瓷涂层上并干燥，形成聚合物涂层，从而得到所述隔膜，
其中，所述隔膜包含：
基材；
在所述基材的至少一个表面上的陶瓷涂层；以及
在所述陶瓷涂层上的聚合物涂层，
所述聚合物涂层包含导热系数小于或等于0.12W/(m·K)的材料。
7.一种二次电池，其中，包括权利要求1至5中任一项所述的隔膜或通过权利要求6所述的方法制备的隔膜。
8.一种用电装置，其中，包括权利要求7所述的二次电池。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102299286A (zh) * 2011-08-01 2011-12-28 华为技术有限公司 电池隔膜及其制备方法与锂离子电池
CN106654119A (zh) * 2016-11-14 2017-05-10 宁波中车新能源科技有限公司 一种混合涂层隔膜及其制备方法和应用
CN107836049A (zh) * 2015-07-15 2018-03-23 罗伯特·博世有限公司 用于锂离子电池的隔膜及其制备方法、以及锂离子电池
CN109004162A (zh) * 2018-06-26 2018-12-14 上海恩捷新材料科技股份有限公司 一种电池隔膜材料、电池裸电芯及电化学装置
CN109860486A (zh) * 2018-12-30 2019-06-07 湖北金泉新材料有限责任公司 一种电池用隔膜及其制备方法
CN112086607A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中南大学 一种聚合物@二维材料改性层状双金属氢氧化物的复合隔膜材料及其制备方法和应用
CN112599928A (zh) * 2020-12-03 2021-04-02 天津市捷威动力工业有限公司 一种具有补锂效果的复合隔膜及其制备方法和锂离子电池
CN113451708A (zh) * 2020-03-26 2021-09-28 广州汽车集团股份有限公司 功能涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
CN113690545A (zh) * 2021-08-02 2021-11-23 惠州锂威电子科技有限公司 一种陶瓷隔膜及其制备方法以及二次电池

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102299286A (zh) * 2011-08-01 2011-12-28 华为技术有限公司 电池隔膜及其制备方法与锂离子电池
CN107836049A (zh) * 2015-07-15 2018-03-23 罗伯特·博世有限公司 用于锂离子电池的隔膜及其制备方法、以及锂离子电池
CN106654119A (zh) * 2016-11-14 2017-05-10 宁波中车新能源科技有限公司 一种混合涂层隔膜及其制备方法和应用
CN109004162A (zh) * 2018-06-26 2018-12-14 上海恩捷新材料科技股份有限公司 一种电池隔膜材料、电池裸电芯及电化学装置
CN109860486A (zh) * 2018-12-30 2019-06-07 湖北金泉新材料有限责任公司 一种电池用隔膜及其制备方法
CN112086607A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中南大学 一种聚合物@二维材料改性层状双金属氢氧化物的复合隔膜材料及其制备方法和应用
CN113451708A (zh) * 2020-03-26 2021-09-28 广州汽车集团股份有限公司 功能涂覆隔膜及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
CN112599928A (zh) * 2020-12-03 2021-04-02 天津市捷威动力工业有限公司 一种具有补锂效果的复合隔膜及其制备方法和锂离子电池
CN113690545A (zh) * 2021-08-02 2021-11-23 惠州锂威电子科技有限公司 一种陶瓷隔膜及其制备方法以及二次电池

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