【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池，具體涉及一種隔膜以及包括該隔膜的鋰離子電池。
技術(shù)介紹
1、隨著電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及便攜式電子設(shè)備的快速發(fā)展，鋰離子電池作為其核心動(dòng)力源，其性能與安全性日益受到行業(yè)內(nèi)外的高度關(guān)注。然而，鋰離子電池在實(shí)際應(yīng)用中面臨兩大關(guān)鍵挑戰(zhàn)：電池隔膜的熱失控問(wèn)題和鋰枝晶的生成問(wèn)題。鋰離子電池的熱失控是指電池單體在特定條件下(如過(guò)充電、過(guò)放電、短路或高溫過(guò)熱等)發(fā)生的放熱連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電池溫度急劇上升，進(jìn)而可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。鋰枝晶是鋰離子在負(fù)極表面不均勻沉積形成的樹(shù)杈狀結(jié)晶體。鋰枝晶不僅會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部鋰離子數(shù)量的不可逆減少，還會(huì)隨著其生長(zhǎng)逐漸穿透隔膜，使電池正負(fù)極直接接觸，引發(fā)短路，嚴(yán)重影響電池的安全性能和循環(huán)壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，熱失控的主要原因是電池內(nèi)部溫度異常升高，觸發(fā)了一系列復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。其中，隔膜作為電池內(nèi)部的關(guān)鍵組件，在高溫下容易發(fā)生收縮、熔化甚至塌陷，導(dǎo)致電池正負(fù)極直接接觸，形成內(nèi)部短路，從而加速熱失控過(guò)程。鋰枝晶的主要原因?yàn)樵阡囯x子電池的長(zhǎng)期充放電循環(huán)過(guò)程中，特別是在高倍率放電或過(guò)度充電條件下，鋰離子在負(fù)極與電解液中的沉積變得不均勻，進(jìn)而形成鋰枝晶。
2、為了克服熱失控和鋰枝晶這兩大問(wèn)題對(duì)鋰離子電池性能與安全性的重大影響，本專利技術(shù)提供了一種隔膜以及包括該隔膜的鋰離子電池。本專利技術(shù)的隔膜能夠在鋰離子電池循環(huán)過(guò)程中改善鋰離子的不均勻沉積，遏制鋰的成核/生長(zhǎng)，從而抑制鋰枝晶，并且在鋰離子電池發(fā)生熱失控時(shí)，本專利技術(shù)的隔膜具有低的閉
3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)第一方面提供了一種隔膜，其中，所述隔膜包括聚合物微球，所述聚合物微球包括重復(fù)單元a、重復(fù)單元b和重復(fù)單元c，重復(fù)單元b的結(jié)構(gòu)式為*-ch2-ch(ococh3)-*，所述重復(fù)單元a和所述重復(fù)單元c各自獨(dú)立地包括取代或未被取代的c2-6烷基、中的一種或多種，所述取代的取代基選自鹵素、環(huán)丙烷基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、-cooh、-o-、-cooch3、-cooch2ch3，*表示連接端；所述聚合物微球的端基為所述重復(fù)單元a和/或所述重復(fù)單元c，在所述聚合物微球中所述重復(fù)單元b的重量占比為3％-10％。
4、本專利技術(shù)第二方面提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括本專利技術(shù)第一方面所述的隔膜。
5、通過(guò)上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有以下優(yōu)勢(shì)：
6、本專利技術(shù)的隔膜具有雙重功能，一方面本專利技術(shù)的隔膜能夠在鋰離子電池循環(huán)過(guò)程中，抑制鋰枝晶的生成以及持續(xù)生長(zhǎng)，避免鋰枝晶穿透隔膜造成鋰離子電池正負(fù)極直接短路，從而提高了鋰離子電池的安全性能和循環(huán)穩(wěn)定性；另一方面，當(dāng)鋰離子電池溫度飆升至150℃以上時(shí)，隔膜因收縮而喪失強(qiáng)度致使正負(fù)極間非預(yù)期導(dǎo)通引發(fā)安全隱患，而本專利技術(shù)的隔膜具有低溫閉孔優(yōu)勢(shì)，在鋰離子電池尚未達(dá)到熱失控溫度時(shí)，隔膜中的聚合物微球發(fā)生熔融，從而快速關(guān)閉隔膜的孔隙，實(shí)現(xiàn)自主熱關(guān)斷，阻止鋰離子的傳輸，避免鋰離子電池發(fā)生熱失控，從而提高鋰離子電池的熱穩(wěn)定性和安全性。
7、本專利技術(shù)的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
8、在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種隔膜，其特征在于，所述隔膜包括聚合物微球，所述聚合物微球包括重復(fù)單元A、重復(fù)單元B和重復(fù)單元C，重復(fù)單元B的結(jié)構(gòu)式為*-CH2-CH(OCOCH3)-*，所述重復(fù)單元A和所述重復(fù)單元C各自獨(dú)立地包括取代或未被取代的C2-6烷基、中的一種或多種，所述取代的取代基選自鹵素、環(huán)丙烷基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、-COOH、-O-、-COOCH3、-COOCH2CH3，*表示連接端；所述聚合物微球的端基為所述重復(fù)單元A和/或所述重復(fù)單元C，在所述聚合物微球中所述重復(fù)單元B的重量占比為3％-10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中，所述重復(fù)單元A和所述重復(fù)單元C中至少有一個(gè)包括取代或未被取代的C2-6烷基；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中，形成所述重復(fù)單元B的單體為醋酸乙烯酯；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的隔膜，其中，所述聚合物微球的平均粒徑為0.01μm-5μm，優(yōu)選為0.3μm-2μm；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的隔膜，其中，所述隔膜包括基材層，所述聚合物微球中所述重復(fù)單元B的重量占比與所述基材層TD方向的收縮率(
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔膜，其中，所述隔膜還包括陶瓷層、聚合物微球?qū)雍湍z層，所述聚合物微球?qū)拥某煞职ㄋ鼍酆衔镂⑶颍凰鎏沾蓪拥某煞职ǖ谝粺o(wú)機(jī)顆粒和第一粘結(jié)劑；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔膜，其中，所述陶瓷層位于所述基材層的一側(cè)，所述膠層位于所述基材層和所述陶瓷層表面，所述聚合物微球?qū)游挥谒龌膶优c所述陶瓷層之間，和/或，所述聚合物微球?qū)游挥谒龌膶优c所述膠層之間，和/或，所述聚合物微球?qū)游挥谒鎏沾蓪优c所述膠層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔膜，其中，所述陶瓷層位于所述基材層的兩側(cè)，所述膠層位于所述陶瓷層表面，所述聚合物微球?qū)游挥谒鎏沾蓪优c所述基材層之間，和/或，所述聚合物微球?qū)游挥谒鎏沾蓪优c所述膠層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔膜，其中，所述隔膜還包括復(fù)合層和膠層，所述復(fù)合層位于所述基材層一側(cè)或兩側(cè)表面，所述膠層位于所述基材層表面和/或所述復(fù)合層表面，所述復(fù)合層的成分包括第二無(wú)機(jī)顆粒和聚合物微球；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隔膜，其中，以所述復(fù)合層的總重量為基準(zhǔn)，所述聚合物微球的重量含量為5％-40％，所述第二無(wú)機(jī)顆粒的重量含量為50％-90％；
11.根據(jù)權(quán)利要求5-10中任一項(xiàng)所述的隔膜，其中，所述基材層的成分包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚丙烯腈和聚醚砜中的一種或多種；
12.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的隔膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰離子電池，其中，在1℃/min的溫升測(cè)試中，所述鋰離子電池的內(nèi)阻超過(guò)1000Ω的溫度低于136℃。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種隔膜，其特征在于，所述隔膜包括聚合物微球，所述聚合物微球包括重復(fù)單元a、重復(fù)單元b和重復(fù)單元c，重復(fù)單元b的結(jié)構(gòu)式為*-ch2-ch(ococh3)-*，所述重復(fù)單元a和所述重復(fù)單元c各自獨(dú)立地包括取代或未被取代的c2-6烷基、中的一種或多種，所述取代的取代基選自鹵素、環(huán)丙烷基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、-cooh、-o-、-cooch3、-cooch2ch3，*表示連接端；所述聚合物微球的端基為所述重復(fù)單元a和/或所述重復(fù)單元c，在所述聚合物微球中所述重復(fù)單元b的重量占比為3％-10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中，所述重復(fù)單元a和所述重復(fù)單元c中至少有一個(gè)包括取代或未被取代的c2-6烷基；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其中，形成所述重復(fù)單元b的單體為醋酸乙烯酯；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的隔膜，其中，所述聚合物微球的平均粒徑為0.01μm-5μm，優(yōu)選為0.3μm-2μm；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的隔膜，其中，所述隔膜包括基材層，所述聚合物微球中所述重復(fù)單元b的重量占比與所述基材層td方向的收縮率(105℃，1小時(shí))之比為0.5-30，優(yōu)選為2-10；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔膜，其中，所述隔膜還包括陶瓷層、聚合物微球?qū)雍湍z層，所述聚合物微球?qū)拥某煞职ㄋ鼍酆衔镂⑶颍凰鎏沾蓪拥某煞职ǖ谝粺o(wú)機(jī)顆粒和第一粘結(jié)劑；
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張華宇，曹曉東，賀飛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：珠海冠宇電池股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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