【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電化學元件的，特別涉及一種高耐電壓的隔膜及其制備方法、電化學裝置。
技術介紹
1、鋰電池是一種常見的提供能源的電化學元件。在鋰電池隔膜及鋰離子電池生產及其使用過程中，隔膜常常因絕緣性能不足而被擊穿，造成廢品率高或電池短路，其中短路又會導致鋰電池燃燒、爆炸。因此，鋰電池中的隔膜的耐電壓性能也與鋰電池的安全性息息相關。為了提高隔膜的耐電壓性能，現有技術中研發了多種改善手段，如在隔膜表面涂敷無機涂層、細化隔膜的結晶程度。但目前鋰電池的隔膜的擊穿電壓依然較低，難以滿足高耐電壓的性能需求。
技術實現思路
1、本申請的目的之一是提供一種高耐電壓的隔膜，以改善了現有技術中鋰電池隔膜在高電壓下易被擊穿的缺陷。
2、本申請的另一目的在于提供一種高耐電壓的隔膜的制備方法。
3、本申請的再一目的在于提供一種電化學裝置。
4、現有技術中，濕法或者干法形成的隔膜都存在以下問題：在厚度降低的情況下，隔膜孔隙率提高后，隔膜的耐電壓性能會快速下降。這是因為隔膜微孔中空氣存在，空氣、溶劑等小分子在電場的作用下易形成電橋，進而導致空氣、溶劑等小分子被電離導致放電，進而導致隔膜被擊穿并產生損壞。因此，提高隔膜耐電壓的手段通常就落在了：(1)增加隔膜厚度，如涂敷涂層；(2)增加隔膜結晶度；(3)限制隔膜中的分子的自由活動，等方向。但上述手段得到的隔膜，難以滿足在高壓，尤其是1000v以上的高壓下的耐電壓要求。
5、基于以上問題，本申請的專利技術人提出了一種新的
6、具體方案如下：
7、第一方面，本申請公開了一種高耐電壓的隔膜，包括聚烯烴和分散在所述聚烯烴中的介電彈性體顆粒形成的基膜，所述基膜的耐電壓不低于2.5kv；
8、其中，所述基膜在500v的電壓下的變形孔隙率不低于所述基膜的原孔隙率的95％。
9、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述基膜在1000v的電壓下的變形孔隙率不高于所述基膜原孔隙率的50％，所述基膜在1000v的電壓下的變形透氣值不低于所述基膜原透氣值的20倍。
10、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述介電彈性體顆粒在所述基膜中的占比以質量分數計為2％～10％，優選地，所述介電彈性體顆粒在所述基膜中的占比以質量分數計為4％～7％。
11、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～500nm，優選地，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～100nm；更進一步優選地，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～10nm。
12、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述基膜的原孔隙率不低于25％；所述基膜的原透氣值不高于300s/100cc。
13、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述基膜在1000v的電壓下的變形透氣值不低于5000s/100cc。
14、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述介電彈性體顆粒包括改性或未改性的pvdf顆粒、pvdf與pe共混物顆粒、有硅橡膠顆粒、硅樹脂顆粒、聚氨酯顆粒、丁腈橡膠顆粒、丙烯酸顆粒、天然橡膠顆粒、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯基彈性體、聚氨酯和丙烯酸酯共聚物、亞乙烯基三氟化乙烯顆粒中的至少一種。
15、第二方面，本申請還提供了第一方面所述的高耐電壓的隔膜的制備方法，包括：
16、提供介電彈性體顆粒、聚烯烴、造孔劑；
17、混合所述介電彈性體顆粒、聚烯烴和造孔劑，混煉，得到熔體；
18、利用擠出工藝擠出所述熔體，得到流延片；
19、利用拉伸工藝拉伸所述流延片，得到油膜；
20、去除所述油膜中的造孔劑，并利用熱定型處理工藝定型，得到隔膜；
21、其中，所述熔體中的固含量以質量分數計不低于15.3％；所述聚烯烴在所述熔體中的占比以質量分數計不低于15％。
22、進一步地，在本申請的一些實施例中，利用拉伸工藝拉伸所述流延片，包括：
23、所述流延片的溫度不超過120℃，且拉伸區域溫度場不同點之間的溫差小于0.5℃；所述拉伸工藝的拉伸速率不低于30m/min。
24、進一步地，在本申請的一些實施例中，所述熱定型處理工藝中的定型溫度為120～140℃。
25、第三方面本申請還提供一種電化學裝置，包含正極、負極、非水電解液和第一方面所述的高耐電壓的隔膜或第二方面所述制備方法得到的高耐電壓的隔膜。
26、本申請的有益效果：
27、本申請提供了一種高耐電壓的隔膜，在聚烯烴中均勻分散少量在高壓下會發生可逆形變的介電彈性體顆粒，利用介電彈性體顆粒在高壓下的形變，使隔膜內的微孔閉塞程度增加，實現隔膜在高壓下耐電壓能力提升，降低隔膜在高壓下被擊穿的風險，有效提高隔膜的良品率和應用該隔膜的電池的安全性。本申請提供的隔膜適用于過充電壓可以達到500v以上的鋰電池，尤其適用于過充電壓可以達到1000v以上的鋰電池。
28、本申請還提供一種高耐電壓的隔膜的制備方法，該制備方法步驟簡單，易于推廣使用，得到隔膜產品良品率高。
29、本申請還提供一種電化學裝置，該電化學裝置以可以在高壓下可逆提高微孔閉塞程度的基膜作為隔膜，使該電化學裝置在高壓下耐電壓能力顯著提高，在至少500v以上的高壓下的安全性能顯著提升，降低高壓下電化學裝置因為隔膜被擊穿而帶來的短路風險，同時也降低了電化學裝置的高壓變形，延長了電化學裝置的使用壽命。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高耐電壓的隔膜，其特征在于，包括聚烯烴和分散在所述聚烯烴中的介電彈性體顆粒形成的基膜，所述基膜的耐電壓不低于250V/μm；
2.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述基膜在1000V的電壓下的變形孔隙率不高于所述基膜原孔隙率的50％，所述基膜在1000V的電壓下的變形透氣值不低于所述基膜原透氣值的20倍。
3.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述介電彈性體顆粒在所述基膜中的占比以質量分數計為2％～10％，優選地，所述介電彈性體顆粒在所述基膜中的占比以質量分數計為4％～7％。
4.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～500nm，優選地，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～100nm；更進一步優選地，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～10nm。
5.根據權利要求2所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述基膜的原孔隙率不低于25％；所述基膜的原透氣值不高于300s/100cc。
6.根據權利要求5所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述基膜在100
7.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述介電彈性體顆粒包括改性或未改性的PVDF顆粒、PVDF與PE共混物顆粒、有硅橡膠顆粒、硅樹脂顆粒、聚氨酯顆粒、丁腈橡膠顆粒、丙烯酸顆粒、天然橡膠顆粒、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯基彈性體、聚氨酯和丙烯酸酯共聚物、亞乙烯基三氟化乙烯顆粒中的至少一種。
8.權利要求1～7任一項所述的高耐電壓的隔膜的制備方法，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的高耐電壓的隔膜的制備方法，其特征在于：利用拉伸工藝拉伸所述流延片，包括：
10.一種電化學裝置，其特征在于，包含正極、負極、非水電解液和權利要求1～7任一項所述的高耐電壓的隔膜或根據權利要求8～9任一項所述制備方法得到的高耐電壓的隔膜。
...【技術特征摘要】
1.一種高耐電壓的隔膜，其特征在于，包括聚烯烴和分散在所述聚烯烴中的介電彈性體顆粒形成的基膜，所述基膜的耐電壓不低于250v/μm；
2.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述基膜在1000v的電壓下的變形孔隙率不高于所述基膜原孔隙率的50％，所述基膜在1000v的電壓下的變形透氣值不低于所述基膜原透氣值的20倍。
3.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述介電彈性體顆粒在所述基膜中的占比以質量分數計為2％～10％，優選地，所述介電彈性體顆粒在所述基膜中的占比以質量分數計為4％～7％。
4.根據權利要求1所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～500nm，優選地，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～100nm；更進一步優選地，所述介電彈性體顆粒的平均粒徑為1～10nm。
5.根據權利要求2所述的高耐電壓的隔膜，其特征在于：所述基膜的原孔隙率不低于25％；所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：薛山，鄭蕾，董秋春，張影，劉杲珺，白麟，甘珊珊，宋欣，
申請(專利權)人：中材鋰膜有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。