CN219350563U - 隔离膜、电池单体及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种隔离膜、电池单体及用电装置，所述隔离膜包括基膜和涂层，所述涂层在所述基膜的至少一个表面上间隔设置，其中，所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.55‑0.95，所述涂层的厚度的单位为μm，所述涂层的宽度的单位为mm。本申请中，通过在基膜表面上间隔设置满足厚度与宽度在上述比值范围内的涂层，制得对电解液具有显著改善的吸收和存储能力的隔离膜，从而提高电池的循环性能。

Description

隔离膜、电池单体及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种隔离膜、电池单体及用电装置。

背景技术

近年来，随着人们对于清洁能源的需求日益递增和新能源领域的快速发展，电池凭借其优良的电化学性能、无记忆效应、环境污染小等优势被广泛应用于水力、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。由于电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、安全性能和循环性能等也提出了更高的要求。

为了进一步满足用户需求，提升用户体验，如何提升电池的循环性能，这已成为一项亟需解决的技术问题。

发明内容

技术问题

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种对电解液具有显著改善的吸收和存储能力的隔离膜，能够有效提高电池循环过程中电解液的回吸速率，从而提升电池的循环性能。

技术方案

为了达到上述目的，本申请提供了一种隔离膜、电池单体及用电装置。

隔离膜

本申请的第一方面提供了一种隔离膜，所述隔离膜包括基膜和涂层，所述涂层在所述基膜的至少一个表面上间隔设置，其中，所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.55-0.95，所述涂层的厚度的单位为μm，所述涂层的宽度的单位为mm。

在一些实施方式中，所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.6-0.8。

本申请中，涂层的厚度与宽度的比值在上述范围内时，涂层对电解液的毛细作用较好，隔离膜的吸液和保液效率较高，电池单体的循环性能有显著改善。

在任意实施方式中，所述涂层的厚度范围为1-8μm，可选地为1-5μm。

在任意实施方式中，所述涂层的宽度范围为1-10mm，可选地为1-5mm。

在任意实施方式中，相邻所述涂层之间的间距范围为1-10mm，可选地为1-5mm。

本申请中，通过设置隔离膜基膜表面上间隔涂层的厚度与宽度比值、厚度、宽度和间距等，在隔离膜上形成凹陷区域，凹陷区域可以形成毛细孔道，由于毛细作用，毛细孔道可以提高隔离膜对电解液的吸收能力，从而提升电池的循环性能。

在任意实施方式中，所述涂层的单位面密度范围为1-16g/m²，可选地为2-10g/m²。

本申请中，涂层的单位面密度在上述范围内时，可以提高电池循环过程中隔离膜对电解液的回吸速率。

在任意实施方式中，所述涂层为条状。

本申请中，涂层为条状可以提高基膜表面上的面积利用率和增强对电解液的毛细作用。

在任意实施方式中，所述涂层的方向为沿隔离膜的长度方向和/或宽度方向。

本申请中，涂层方向为上述方向可以方便制备加工和品质把控。

在任意实施方式中，所述隔离膜的孔隙率≥20％，可选地为30％-60％。

本申请中，隔离膜的孔隙率在上述范围内时，有利于隔离膜吸收和存储电解液。

在任意实施方式中，所述涂层包括粘接剂；可选地，所述涂层包括粘接剂和填料。

在任意实施方式中，所述粘接剂包括聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶中的至少一种。

在任意实施方式中，所述填料包括有机颗粒、无机颗粒中的至少一种；可选地，所述无机颗粒包括介电常数≥5的无机颗粒和/或能够传输锂离子的无机颗粒；可选地，所述有机颗粒包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、纤维素、纤维素改性剂、聚丙烯、聚酯、聚苯硫醚、聚芳酰胺、聚酰胺酰亚胺、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物中的至少一种。

使用上述粘接剂和填料有利于隔离膜的涂层对电解液的吸收和存储，提高电池性能。

在任意实施方式中，所述基膜的透气度范围为60-400s/100cc；可选地为100-250s/cc。

本申请中，基膜的透气度在上述范围内时，可以排出电池化成过程中极片产生的气体。

在任意实施方式中，所述基膜包括聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺中的至少一种，其中，所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的至少一种；所述聚酰亚胺包括聚双马来酰亚胺。

采用上述基膜可以增强隔离膜对于电解液的毛细作用，有利于电池性能提升。

本申请的第二方面提供了一种电池单体，包括本申请第一方面的隔离膜。

由此，所述电池单体具有显著改善的循环性能。

在任意实施方式中，所述电池单体还包括负极极片，所述隔离膜的涂层至少面向所述负极极片。

本申请中，隔离膜的涂层面向负极极片，有凹陷区域的涂层可以在一定程度上缓解负极体积膨胀的问题。本申请的第三方面提供了一种用电装置，包括本申请第二方面的电池单体。

由此，所述电池具有显著改善的循环性能。

有益效果

本申请提供了一种隔离膜，所述隔离膜包括基膜和涂层，所述涂层在所述基膜的至少一个表面上间隔设置，其中，所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.55-0.95，所述涂层的厚度的单位为μm，所述涂层的宽度的单位为mm。本申请中，通过在基膜表面上间隔设置满足厚度与宽度在上述比值范围内的涂层，制得对电解液具有显著改善的吸收和存储能力的隔离膜。因此，本申请的包括上述隔离膜的电池具有显著改善的循环性能。

附图说明

图1是本申请一实施方式的隔离膜的示意图。

图2是本申请一实施方式的电池单体的示意图。

图3是图2所示的本申请一实施方式的电池单体的分解图。

图4是本申请一实施方式的电池单体用作电源的用电装置的示意图。

附图标记说明：

5电池单体；51壳体；52电极组件；53盖板；61负极极片；62正极极片；63隔离膜；631基膜；632涂层；633间距

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离膜及其制造方法、电池单体及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，如果列出的最小范围值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，所述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)。

在电池领域，隔开正负极极片的隔离膜在电池循环过程中能够吸收和保存足量的电解液，构建离子的传输通道。电池单体充电时，电解液被膨胀的极片挤出。电池单体放电时，隔离膜需要回吸电解液。隔离膜对电解液的回吸速率在一定程度上会影响电池单体的循环性能。

为了改善隔离膜对电解液的回吸速率和电池单体的循环性能，本申请提供了一种隔离膜和包括该隔离膜的电池单体。本申请的隔离膜包括基膜和涂层，所述涂层在所述基膜的至少一个表面上间隔设置，其中，所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.55-0.95，所述涂层的厚度的单位为μm，所述涂层的宽度的单位为mm。涂层对电解液的毛细作用较好，隔离膜对电解液的回吸速率较高，本申请中的电池单体的循环性能得到显著改善。

从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

[隔离膜]

本申请的第一方面提供了一种隔离膜，包括基膜和涂层，涂层在基膜的至少一个表面上间隔设置，其中，涂层的厚度的单位为μm，涂层的宽度的单位为mm，涂层的厚度与宽度的比值范围为0.55-0.95，可选地为0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.9、0.95或者在上述任意两个数值组成范围内的值。

如图1所示，涂层的数量可以是多个。基膜可以包括分别面向负极极片和正极极片的两个表面。涂层可以设置在基膜的任意一个或多个表面。涂层在表面上的设置可以为间隔设置，指涂层与涂层之间不接触，具有一定的距离。涂层的厚度可以是涂层与基膜接触表面到涂层上表面的距离。涂层的厚度的单位为μm，可以采用本领域公知的测试方法测得。作为示例的，可以参考国家标准GB/T 6672-2001，采用厚度测量仪测试涂层的厚度。涂层的宽度可以是涂层两条长边之间的距离。涂层的宽度的单位为mm，可以采用本领域公知的测试方法测得。作为示例的，可以参考国家标准GB/T 6673-2001，采用直尺测试涂层的宽度。隔离膜对电解液的毛细作用可以是电解液在不需要外力作用的条件下由于隔离膜的涂层材料对电解液的吸附力和/或电解液的表面张力的结合作用流向隔离膜相邻涂层之间的细缝处，可以令电解液克服重力的作用往上爬升一定的距离，提高隔离膜对电解液的回吸速率。涂层的厚度与宽度的比值小于0.55，涂层的宽度相对较大，会削弱涂层的毛细作用，降低隔离膜对电解液的吸液和保液效率。涂层的厚度与宽度的比值大于0.95，涂层的厚度相对较大，同样会削弱涂层的毛细作用，同时，隔离膜的体积占据电池的体积的比例增大，电池的能量密度相对降低。

在一些实施方式中，涂层的厚度与宽度的比值范围为0.6-0.8。

通过设置本申请的涂层的厚度与宽度的比值在上述范围内，包含所述涂层的隔离膜能够有对电解液更好的吸收和存储能力。

在一些实施方式中，涂层的厚度范围为1-8μm，可选地为1-5μm。

涂层所使用的材料对电解液具有一定的吸液和保液能力。涂层的厚度小于1μm，涂层材料较少，影响材料对电解液的吸附能力。涂层的厚度大于8μm，隔离膜的厚度较大，占据电池的体积比例较大，极片的活性材料较少，降低电池的能量密度。

在一些实施方式中，涂层的宽度范围为1-10mm，可选地为1-5mm。

涂层的宽度小于1mm，涂层对电解液的毛细作用削弱，电解液回吸速率变慢。涂层的宽度大于10μm，相邻涂层之间的间隔数量变少，隔离膜当作一个整体的毛细作用也会减弱。

在一些实施方式中，相邻涂层之间的间距范围为1-10mm，可选地为1-5mm。

涂层可以为多个且间隔设置，因此相邻涂层之间可以具有间距。间距可以是相邻涂层两个靠近的长边之间的距离，单位为mm。相邻涂层之间的间距可以采用本领域公知的测试方法测得。作为示例的，可以参考国家标准GB/T 6673-2001，采用直尺测试涂层的相邻间距。间距小于1mm和大于10mm都会削弱隔离膜的毛细作用，降低对电解液的回吸效率。

在一些实施方式中，涂层的单位面密度范围为1-16g/m²，可选地为2-10g/m²。

涂层的单位面密度可以是涂层材料在单位面积基膜上的质量，单位为g/m²。单位面密度可以通过本领域公知的方法测得。作为示例的，可以分别取基膜和包含涂层的隔离膜，冲切成面积为1540.25mm²的圆片各50片，称取基膜和包含涂层的隔离膜的重量m基膜和m涂层隔离膜(单位为mg)，涂层的单位面密度(单位为g/m²)＝1000*(m涂层隔离膜-m基膜)/50/1540.25。

单位面密度小于1g/m²，涂层所使用的材料较少，对电解液的回吸效率降低。单位面密度大于10g/m²，占据电池的质量比例较大，降低电池的能量密度。

在一些实施方式中，涂层为条状。

涂层设置为条状，可以提高包含该涂层的隔离膜对电解液的毛细作用。同时，条状涂层在基膜表面上的面积利用率高。

在一些实施方式中，涂层的方向为沿隔离膜的长度方向和/或宽度方向。

涂层的方向设置出发点是制备工艺相对简单，容易对产品的品质进行把控。涂层的方向可以根据电芯放置的位置和/或方向进行设定，以提升隔离膜对电解液的回吸效率。

在一些实施方式中，隔离膜的孔隙率≥20％，可选地为30％-60％。

涂层所包含的材料可以是多孔材料。隔离膜的孔隙率可以是孔的体积与材料总体积的比值，单位为％。孔隙率可以通过本领域公知的方法测得。作为示例的，可以参考国家标准GB/T 21650.2-2008，利用小分子直径的惰性气体置换法，结合阿基米德原理和波尔定律，测量隔离膜的真实体积，得到隔离膜的孔隙率，孔隙率＝(V表观-V真实)/V表观体积，其中V真实通过PV＝nRT由BET测得，V表观＝面积*厚度*隔离膜数。

孔隙率小于20％，材料能够储存的电解液减少，大的孔隙率可以增大锂离子传输效率。同时，硅负极在充电过程中伴随着体积膨胀，当孔隙率小于20％时，难以缓解。

在一些实施方式中，涂层包括粘接剂；可选地，涂层包括粘接剂和填料。

在一些实施方式中，粘接剂包括聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶中的至少一种。

在一些实施方式中，填料包括有机颗粒、无机颗粒中的至少一种；可选地，所述无机颗粒包括介电常数≥5的无机颗粒和/或能够传输锂离子的无机颗粒；可选地，所述有机颗粒包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、纤维素、纤维素改性剂、聚丙烯、聚酯、聚苯硫醚、聚芳酰胺、聚酰胺酰亚胺、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物中的至少一种。

所述介电常数≥5的无机颗粒包括BaTiO₃、Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃—PbTiO₃(PMN-PT)、HfO₂、SrTiO₃、SnO₂、CeO₂、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃、TiO₂、SiC中的至少一种；所述能够传输锂离子的无机颗粒包括磷酸锂(Li₃PO₄)、磷酸钛锂(Li_xTi_y(PO₄)₃,0<x<2,0<y<3)、磷酸铝钛锂(Li_xAl_yTi_z(PO₄)₃,0<x<2,0<y<1,0<z<3)、(LiAlTiP)_xO_y玻璃(0<x<4,0<y<13)、钛酸镧锂(Li_xLa_yTiO₃,0<x<2,0<y<3)、硫代磷酸锗锂(Li_xGe_yP_zS_w,0<x<4,0<y<1,0<z<1,0<w<5)、氮化锂(Li_xN_y,0<x<4,0<y<2)、SiS₂玻璃(Li_xSi_yS_z,0<x<3,0<y<2,0<z<4)、P2S5玻璃(Li_xP_yS_z,0<x<3,0<y<3,0<z<7)中的至少一种。

粘接剂可以提高隔离膜与极片的粘接性。填料可以提高隔离膜对电解液的回吸能力和提高锂离子的传输效率。

使用上述粘接剂和填料有利于隔离膜的涂层对电解液的吸收和存储，提高电池性能。

在一些实施方式中，基膜的透气度范围为60-400s/100cc，可选地为100-250s/cc。

透气度可以是100cc空气通过基膜所需要的时间，单位为s/100cc，可以用来表达基膜材料的透气程度。透气度可以采用本领域公知的测试方法测得。作为示例的，可以参考国家标准GB/T 36363-2018，采用Gurley透气度仪。电池在化成过程中会在极片产气，透气度在上述范围内的基膜可以排出该气体。

在一些实施方式中，基膜包括聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺中的至少一种，其中，所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的至少一种；所述聚酰亚胺包括聚双马来酰亚胺。

采用上述基膜可以增强隔离膜对于电解液的毛细作用，有利于电池性能提升。

本申请的第二方面提供了一种电池单体，包括本申请的第一方面提供的隔离膜。

电池单体充电时，电解液被膨胀的极片挤出。电池单体放电时，该隔离膜可以对电解液具有显著改善的回吸效率，避免或缓解出现电解液量不足导致“析锂”等问题，使得电池单体具有显著改善的循环性能。

在一些实施方式中，电池单体还包括负极极片，隔离膜的涂层至少面向负极极片。

隔离膜的涂层可以面向负极极片，隔离膜也可以包括有面向负极极片的涂层和面向正极极片的涂层。

隔离膜的涂层之间具有间距，涂层材料为多孔结构，可以缓解负极极片在充电过程中的体积膨胀，提高电池单体的循环性能。

本申请的第三方面提供了一种用电装置，包括本申请的第二方面提供的电池单体。

另外，以下适当参照附图对本申请的隔离膜、电池单体及用电装置进行说明。

通常情况下，电池单体包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。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。隔离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。以下对电池单体的各构成要素进行详细说明。

[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，当电池单体为锂离子电池时，正极活性材料可采用本领域公知的用于锂离子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LiNi_1/3Co_{1/ 3}Mn_1/3O₂(也可以简称为NCM₃₃₃)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(也可以简称为NCM₅₂₃)、LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂(也可以简称为NCM₂₁₁)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(也可以简称为NCM₆₂₂)、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(也可以简称为NCM₈₁₁)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi_0.85Co_0.15Al_0.05O₂)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，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，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，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，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，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，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，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。

[隔离膜]

在一些实施方式中，电池单体中还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。

在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。

在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

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3，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，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。

图4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。

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、制备

实施例1

1.隔离膜和电池单体的制备

1.1隔离膜

采用凹版印刷方式将聚合物浆料印刷到基膜的一个表面上，获得包括涂层的隔离膜。凹版辊上的条纹尺寸为：条纹宽度5mm(对应相邻涂层的间距)，间距4mm(对应涂层的宽度)，网格深度2.2μm(对应涂层的厚度)。通过控制条纹宽度、间距、网格深度可以获得不同涂层尺寸的隔离膜。

1.2电池单体

1.2.1负极极片

将负极活性物质硅碳、人造石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羟甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比81.3：14.3：1.2：1.2：2加入溶剂水中混合均匀并制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干后进行冷压，再进行模切、分条，制成负极极片。

1.2.2正极极片

将正极活性物质三元材料镍钴锰酸锂(NCM811)、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97:2:1混合均匀并加入到溶剂NMP中，制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干后进行冷压，再进行模切、分条，制成正极极片。

1.2.3电解液

将六氟磷酸锂溶解于碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中(碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比为1:2:1，得到电解液。

1.2.4电池单体

将上述正极极片、负极极片以及隔离膜进行卷绕，得到电极组件，之后经过封装、注液、化成等工序，制得实施例1的电池单体。

实施例2-34

除了如下表1-3中所示调整了隔离膜的实验参数以外，参照实施例1的制备方法制备了实施例2-34的隔离膜，由此得到实施例2-34的电池单体。

对比例1、2

除了如下表1中所示调整了隔离膜的实验参数以外，参照实施例1的制备方法制备了对比例1、2的隔离膜，由此得到对比例1、2的电池单体。

二、性能测试

接下来，对隔离膜和电池单体的测试方法进行说明。

1.厚度测试

参考国家标准GB/T 6672-2001，采用厚度测量仪测试涂层的厚度。

2.宽度、间距测试

参考国家标准GB/T 6673-2001，采用直尺测试涂层的宽度、相邻间距。

3.单位面密度测试

分别取基膜和包含涂层的隔离膜，冲切成面积为1540.25mm²的圆片各50片，称取基膜和包含涂层的隔离膜的重量m基膜和m涂层隔离膜(单位为mg)，涂层的单位面密度(单位为g/m²)＝1000*(m涂层隔离膜-m基膜)/50/1540.25。

4.孔隙率测试

参考国家标准GB/T 21650.2-2008，利用小分子直径的惰性气体置换法，结合阿基米德原理和波尔定律，测量隔离膜的真实体积，得到隔离膜的孔隙率，孔隙率＝(V表观-V真实)/V表观体积，其中V真实通过PV＝nRT由BET测得，V表观＝面积*厚度*隔离膜数。

3.透气度测试

参考国家标准GB/T 36363-2018，采用Gurley透气度仪，测量100cc空气通过基膜所需的时间。

4.吸液率测试

将隔离膜切成10cm×10cm的样品，称重W1，然后将样品放入电解液中，室温下放置10分钟取出，用滤纸吸干隔离膜表面电解液，称重W2，吸液率＝(W2-W1)/W1*100％，重复5次取平均值。其中电解液为浓度为1mol/L的LiPF6的溶液，该溶液的溶剂组成为体积比，碳酸二甲酯DMC：碳酸乙烯酯EC：碳酸甲乙酯EMC＝1：1：1。

5.循环圈数测试

25℃下，将实施例和对比例制备得到的二次电池以1C倍率恒流充电至充电截止电压V1，之后恒压充电至电流≤0.05C，静置5min，再以0.33C倍率恒流放电至放电截止电压V2，静置5min，此为一个充放电循环。按照此方法对电池进行循环充放电测试，直至电池容量衰减至80％。此时的循环圈数即为电池在25℃下的循环寿命。上述实施例1-34、对比例1、2的隔离膜的相关物理和化学参数如下述表1-3所示。

另外，将上述实施例1-34和对比例1、2中得到的隔离膜分别制备成电池单体，进行性能测试。测试结果如下表1中的电池单体循环圈数所示。

表1.实施例1-8和对比例1、2的实验参数及性能测试结果

表1中实施例1-8和对比例1、2除了上述实验参数之外，涂层的单位面密度为8g/m²，涂层为条状，涂层方向为沿隔离膜的长度方向，隔离膜的孔隙率为20％，涂层包括粘接剂和填料，粘接剂为聚偏二氟乙烯，填料为氧化铝，基膜为聚乙烯，基膜的透气度为250s/100cc，电池单体中的隔离膜涂层面向负极极片。

表2.实施例9-20的实验参数及性能测试结果

表2中实施例9-20除了上述实验参数之外，涂层的单位面密度为8g/m²，涂层为条状，涂层方向为沿隔离膜的长度方向，隔离膜的孔隙率为20％，涂层包括粘接剂和填料，粘接剂为聚偏二氟乙烯，填料为氧化铝，基膜为聚乙烯，基膜的透气度为250s/100cc，电池单体中的隔离膜涂层面向负极极片。

表3.实施例21-34的实验参数及性能测试结果

表3中实施例21-34除了上述实验参数之外，涂层的厚度与宽度的比值为0.6，涂层的厚度为3μm，涂层的宽度为5mm，间距的宽度为5mm，涂层为条状，涂层方向为沿隔离膜的长度方向，涂层包括粘接剂和填料，粘接剂为聚偏二氟乙烯，填料为氧化铝，基膜为聚乙烯，电池单体中的隔离膜涂层面向负极极片。

三、测试结果分析

根据上述结果可知，实施例1-34的隔离膜的涂层的厚度与宽度的比值在0.55-0.95范围内时，涂层对电解液的毛细作用较强，隔离膜的吸液率较高，所制备的电池单体循环性能较好，循环圈数较多。

而相对于此，对比例1、2的隔离膜的涂层的厚度与宽度的比值分别为0.5和1，不在本申请的范围内，涂层对电解液的毛细作用被削弱，隔离膜对电解液的吸收和存储能力较差，电池单体的循环性能较差，循环圈数明显较少。

由上述表1中的实施例1-8的比较可知，隔离膜的涂层的厚度与宽度的比值在0.6-0.8范围内时(实施例2-6)，包含该涂层的隔离膜能够有对电解液更好的吸收和存储能力，隔离膜的吸液率相比实施例1、7和8的更高，电池单体的循环性能更好。

由上述表2中的实施例9-15的比较可知，隔离膜的涂层的厚度和宽度分别在1-8μm和1-10mm的范围内时(实施例10-13)，涂层具有改善的对电解液的毛细作用，隔离膜的吸液率较高，电池单体的循环性能较好。

由上述表2中的实施例16-20的比较可知，隔离膜的相邻涂层之间的间距为1-10mm时(实施例17-19)，特别为1-5mm(实施例17和18)时，涂层与电解液之间的毛细作用增强，隔离膜的吸液率得到进一步改善，电池单体的循环性能也有显著改善。

由上述表3中的实施例21-26的比较可知，隔离膜的涂层的单位面密度为1-16g/m²时(实施例21-25)，特别为2-10g/m²时(实施例22-24)时，隔离膜的吸液率较高，电池单体的循环性能较好。

由上述表3中的实施例27-29的比较可知，隔离膜的孔隙率大于等于20％时(实施例28和29)，可以有效地吸收、存储电解液以及缓解负极的体积膨胀，提高隔离膜的吸液率和电池单体的循环性能。

由上述表3中的实施例29-34的比较可知，隔离膜的基膜的透气度为60-400s/100cc时(实施例29、31-33)，可以提高隔离膜对电解液的吸液率和增加电池单体的循环圈数。

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 (25)

1.一种隔离膜，其特征在于，包括：

基膜；

涂层，所述涂层在所述基膜的至少一个表面上间隔设置；

其中，所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.55-0.95，所述涂层的厚度的单位为μm，所述涂层的宽度的单位为mm。

2.根据权利要求1所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的厚度与宽度的比值范围为0.6-0.8。

3.根据权利要求1所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的厚度范围为1-8μm。

4.根据权利要求3所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的厚度范围为1-5μm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的宽度范围为1-10mm。

6.根据权利要求5所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的宽度范围为1-5mm。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

相邻所述涂层之间的间距范围为1-10mm。

8.根据权利要求7所述的一种隔离膜，其特征在于，

相邻所述涂层之间的间距范围为1-5mm。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，所述涂层的单位面密度范围为1-16g/m²。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的单位面密度范围为2-10g/m²。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层为条状。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层的方向为沿隔离膜的长度方向和/或宽度方向。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述隔离膜的孔隙率≥20％。

14.根据权利要求13所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述隔离膜的孔隙率范围为30％-60％。

15.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层包括粘接剂。

16.根据权利要求15所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述粘接剂包括聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、丁苯橡胶中的至少一种。

17.根据权利要求15所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述涂层还包括填料。

18.根据权利要求17所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述填料包括有机颗粒、无机颗粒中的至少一种。

19.根据权利要求18所述的一种隔离膜，其特征在于，

在所述填料包括无机颗粒的情况下，所述无机颗粒包括介电常数≥5的无机颗粒。

20.根据权利要求18或19所述的一种隔离膜，其特征在于，

在所述填料包括无机颗粒的情况下，所述无机颗粒包括能够传输锂离子的无机颗粒。

21.根据权利要求1-4中任一项所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述基膜的透气度范围为60-400s/100cc。

22.根据权利要求21所述的一种隔离膜，其特征在于，

所述基膜的透气度范围为100-250s/cc。

23.一种电池单体，其特征在于，包括：

权利要求1-22中任一项所述的隔离膜。

24.根据权利要求23所述的电池单体，其特征在于，

所述电池单体还包括负极极片，所述隔离膜的涂层至少面向所述负极极片。

25.一种用电装置，其特征在于，

包括权利要求23或24所述的电池单体。

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