本申請(qǐng)涉及二次電池領(lǐng)域，尤其涉及一種隔膜及其制備方法、二次電池及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、在二次電池中，金屬鋰負(fù)極由于本身存在缺陷，微觀表面粗糙，致使電場(chǎng)分布不均，會(huì)導(dǎo)致二次電池在充放電過(guò)程中不均勻沉積剝離，反復(fù)形成枝晶刺破固體電解質(zhì)相界面(sei)生成新的sei，造成sei不斷增厚，部分鋰枝晶熔斷失活形成死鋰堆積。此外金屬鋰負(fù)極側(cè)體積制膨脹收縮也會(huì)使sei不斷破裂導(dǎo)致阻抗增大，電解液二次浸潤(rùn)困難、循環(huán)性能惡化，鋰枝晶可能刺穿隔膜，引發(fā)安全問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

2、本申請(qǐng)一方面提出了一種隔膜，通過(guò)在基膜的一側(cè)依次設(shè)置的第一涂層和第二涂層，利用第一涂層加強(qiáng)隔膜整體的機(jī)械強(qiáng)度；第二涂層使得隔膜在應(yīng)用過(guò)程中能均勻界面處鋰離子通量，同時(shí)原位生成的鋅元素為親鋰材料可均勻界面處電場(chǎng)，減小鋰沉積的過(guò)電位。

3、本申請(qǐng)另一方面提出了一種隔膜的制備方法，通過(guò)本申請(qǐng)?zhí)峁┑闹苽浞椒蓪⒃诤?jiǎn)易工藝下實(shí)現(xiàn)隔膜制備。

4、本申請(qǐng)又一方面提出了一種二次電池，將較高的機(jī)械強(qiáng)度且能促進(jìn)鋰均勻沉積的隔膜應(yīng)用到二次電池中，得到循環(huán)性能和安全性能較好的二次電池。

5、本申請(qǐng)最后一方面提出了一種用電裝置，將較高的機(jī)械強(qiáng)度且能促進(jìn)鋰均勻沉積的隔膜應(yīng)用到二次電池中，并將得到的二次電池組裝應(yīng)用到用電裝置中以提升用電裝置的循環(huán)性能和安全性能。

6、根據(jù)本申請(qǐng)第一方面的實(shí)施例提出了一種隔膜，其包括基膜以及在所述基膜的一側(cè)依次設(shè)置的第一涂層和第二涂層；所述第一涂層包括質(zhì)量比為(60-95)：(5-40)的無(wú)機(jī)材料和第一粘結(jié)劑；所述第二涂層包括質(zhì)量比為(40-80)：(20-60)：(1-5)的氟化鋅、聚丙烯酸和第二粘結(jié)劑。

7、在一些實(shí)施例中，所述第一涂層的厚度為l1；2μm≤l1≤10μm；

8、和/或，所述第二涂層的厚度為l2；1μm≤l2≤5μm；

9、和/或，所述第一涂層與所述第二涂層的厚度相同。

10、在一些實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)材料的粒徑為200nm-10μm；

11、和/或，所述無(wú)機(jī)材料包括氧化鋁、二氧化硅、氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂、二氧化鉿、氧化錫、氧化鋯、固態(tài)電解質(zhì)材料中的至少一種；

12、所述第一粘結(jié)劑的相對(duì)分子量為40萬(wàn)-200萬(wàn)；

13、和/或，所述第一粘結(jié)劑包括聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚偏二氟乙烯、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、聚丙烯酸酯、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、聚酰亞胺、聚氧化乙烯、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰基乙基支鏈淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纖維素、氰基乙基蔗糖、支鏈淀粉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維鈉、羧甲基纖維素鋰、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物中的至少一種。

14、在一些實(shí)施例中，所述氟化鋅的粒徑為200nm-10μm；

15、和/或，所述聚丙烯酸的相對(duì)分子量為1萬(wàn)-40萬(wàn)；

16、和/或，所述第二粘結(jié)劑的相對(duì)分子量為40萬(wàn)-200萬(wàn)；

17、和/或，所述第二粘結(jié)劑包括聚偏二氟乙烯、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、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鹽、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、聚酰亞胺、聚氧化乙烯、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰基乙基支鏈淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纖維素、氰基乙基蔗糖、支鏈淀粉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維鈉、羧甲基纖維素鋰、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯的共聚物中的至少一種。

18、在一些實(shí)施例中，所述基膜包括pp膜和/或pe膜；

19、和/或，所述基膜厚度為5-20μm。

20、其中，本申請(qǐng)?jiān)诨さ囊粋?cè)依次設(shè)置的第一涂層和第二涂層，第一涂層可加強(qiáng)隔膜的機(jī)械強(qiáng)度，防止枝晶生長(zhǎng)刺穿隔膜，同時(shí)增加鋰負(fù)極側(cè)保液來(lái)減小體積膨脹帶來(lái)的阻抗增大的影響；第二涂層中的氟化鋅在充放電過(guò)程中會(huì)和金屬鋰原位生成lif和zn的中間界面層，聚丙烯酸和鋰元素生成高彈態(tài)高離子導(dǎo)的paa-li，lif和paa-li這種有機(jī)無(wú)機(jī)混合的快離子導(dǎo)體不僅能均勻界面處鋰離子通量，還具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和粘彈性適應(yīng)負(fù)極的體積膨脹收縮，同時(shí)原位生成的鋅金屬為親鋰金屬材料，均勻界面處電場(chǎng)，減小鋰元素沉積的過(guò)電位，兩者共同作用促進(jìn)鋰元素均勻沉積，減小體積膨脹帶來(lái)的界面sei破裂影響。

21、根據(jù)本申請(qǐng)第二方面的實(shí)施例提出了一種隔膜的制備方法，包括以下步驟：

22、按化學(xué)計(jì)量比將無(wú)機(jī)材料和第一粘結(jié)劑分散在溶劑中，得到第一漿料；

23、按化學(xué)計(jì)量比將氟化鋅、聚丙烯酸和第二粘結(jié)劑分散在溶劑中，得到第二漿料；

24、將所述第一漿料涂布在基膜上并固化得到第一涂層；將所述第二漿料涂布在所述第一涂層上并固化得到第二涂層；

25、裁切成相應(yīng)的尺寸得到上述任一實(shí)施例中所述的隔膜。

26、在一些實(shí)施例中，所述第一漿料和所述第二漿料中的所述溶劑相同，其均包括n-甲基吡咯烷酮、甲酰胺、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二氧六環(huán)、四氫呋喃中的至少一種；

27、和/或，所述第一漿料和所述第二漿料的固含量相同且為10％-30％。

28、在一些實(shí)施例中，所述第一漿料和所述第二漿料的固化參數(shù)為：溫度為80-95℃、時(shí)間為4-10h、真空度≤-90kpa。

29、本申請(qǐng)中的制備方法，將制成的第一漿料涂布在基膜上并固化形成第一涂層；然后再將第二漿料涂布在所述第一涂層上并固化，工藝簡(jiǎn)單可利于推廣。

30、根據(jù)本申請(qǐng)第三方面的實(shí)施例提出了一種二次電池，其包含上述任一實(shí)施例中所述的隔膜。

31、在一些實(shí)施例中，所述二次電池還包括正極極片，負(fù)極極片和電芯；其中所述第二涂層貼合接觸所述負(fù)極極片；所述負(fù)極極片為鋰銅復(fù)合帶。

32、在一些實(shí)施例中，利用熱壓工藝以使所述第二涂層貼合接觸所述負(fù)極極片；所述熱壓工藝參數(shù)為：溫度為60-100℃、壓力為600-1200kg，保壓時(shí)間30-120s。

33、本申請(qǐng)利用熱壓工藝將第二涂層貼合接觸負(fù)極極片實(shí)現(xiàn)二次電池的組裝，將較高的機(jī)械強(qiáng)度且能促進(jìn)鋰元素均勻沉積的隔膜應(yīng)用到二次電池中，得到循環(huán)性能和安全性能較好的二次電池

34、根據(jù)本申請(qǐng)第四方面的實(shí)施例提出了一種用電裝置，其包含上述任一實(shí)施例中所述的二次電池。

35、本申請(qǐng)將較高的機(jī)械強(qiáng)度且能促進(jìn)鋰元素均勻沉積的隔膜應(yīng)用到二次電池中，并將得到的二次電池組裝應(yīng)用到用電裝置中以提升用電裝置的循環(huán)性能和安全性能。

36、本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種隔膜，其特征在于，其包括基膜以及在所述基膜的一側(cè)依次設(shè)置的第一涂層和第二涂層；所述第一涂層包括質(zhì)量比為(60-95)：(5-40)的無(wú)機(jī)材料和第一粘結(jié)劑；所述第二涂層包括質(zhì)量比為(40-80)：(20-60)：(1-5)的氟化鋅、聚丙烯酸和第二粘結(jié)劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一涂層的厚度為l1；2μm≤l1≤10μm；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述氟化鋅的粒徑為200nm-10μm；

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述基膜包括pp膜和/或pe膜；

6.一種隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一漿料和所述第二漿料中的所述溶劑相同，其均包括n-甲基吡咯烷酮、甲酰胺、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二氧六環(huán)、四氫呋喃中的至少一種；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一漿料和所述第二漿料的固化參數(shù)為：溫度為80-95℃、時(shí)間為4-10h、真空度≤-90kpa。

9.一種二次電池，其特征在于，所述二次電池包含權(quán)利要求1-7中任一所述的隔膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池還包括正極極片，負(fù)極極片和電芯；其中所述第二涂層貼合接觸所述負(fù)極極片；所述負(fù)極極片為鋰銅復(fù)合帶。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的二次電池，其特征在于，利用熱壓工藝以使所述第二涂層貼合接觸所述負(fù)極極片；所述熱壓工藝參數(shù)為：溫度為60-100℃、壓力為600-1200kg，保壓時(shí)間30-120s。

12.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9-11中任一所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N隔膜及其制備方法、二次電池及用電裝置；隔膜包括基膜以及在所述基膜的一側(cè)依次設(shè)置的第一涂層和第二涂層；所述第一涂層包括質(zhì)量比為(60?95)：(5?40)的無(wú)機(jī)材料和第一粘結(jié)劑；所述第二涂層包括質(zhì)量比為(40?80)：(20?60)：(1?5)的氟化鋅、聚丙烯酸和第二粘結(jié)劑。該隔膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度且能促進(jìn)鋰元素均勻沉積。本申請(qǐng)還提出了隔膜的制備方法，實(shí)現(xiàn)隔膜制備。最后本申請(qǐng)還提出了二次電池及用電裝置，其循環(huán)性能和安全性能顯著提高。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡曉嵐,李銳,覃健,梁平,徐言慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：孝感楚能新能源創(chuàng)新科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6