本技術(shù)涉及電池，具體涉及一種隔離膜及其制備方法、電池及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、二次電池能將化學(xué)能和電能可逆地轉(zhuǎn)化，是人類(lèi)利用和儲(chǔ)存能源理想的載體。鋰離子電池由于具有能量密度高、循環(huán)性能好、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)而被廣泛的應(yīng)用于3c電子、電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能電站等多種領(lǐng)域。鋰離子電池通常包括正極、負(fù)極、隔離膜和電解液。其中，隔離膜的主要作用是使正極和負(fù)極分隔開(kāi)來(lái)，防止正極和負(fù)極接觸而短路，此外隔離膜還具有允許電解液中離子通過(guò)的功能，隔離膜的離子導(dǎo)電率不足會(huì)導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增大，進(jìn)而影響電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問(wèn)題，本技術(shù)實(shí)施例提供一種隔離膜及其制備方法、電池及用電裝置，旨在解決隔離膜的離子導(dǎo)電率不足的問(wèn)題。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種隔離膜，包括多層微孔膜，至少兩層相鄰設(shè)置的所述微孔膜之間設(shè)置有中間層，所述中間層包含鐵電體。

3、本技術(shù)實(shí)施例提供的隔離膜包括多層微孔膜，通過(guò)多層微孔膜的疊加，提升隔離膜的機(jī)械性能；進(jìn)一步，至少兩層微孔膜之間設(shè)置有中間層，中間層包含鐵電體，由于鐵電體具有自發(fā)極化的內(nèi)建電場(chǎng)，相當(dāng)于在隔離膜的中間層上建立一個(gè)離子加速器，離子在通過(guò)隔離膜的中間層時(shí)會(huì)受到電場(chǎng)的作用加速，從而提升隔離膜的離子導(dǎo)電率。另外，本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)將中間層夾設(shè)在兩層微孔膜之間，利用微孔膜對(duì)中間層進(jìn)行支撐和保護(hù)，防止中間層位移、松動(dòng)，提升隔離膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)，得益于微孔膜對(duì)中間層進(jìn)行支撐和保護(hù)，可以將中間層做的比較薄，防止中間層過(guò)厚而降低隔離膜的離子導(dǎo)電率。

4、在一些實(shí)施例中，所述鐵電體包括無(wú)機(jī)鐵電體。

5、通常無(wú)機(jī)鐵電體具有一定的硬度、耐熱性，通過(guò)將鐵電體設(shè)置為包括無(wú)機(jī)鐵電體，可以提升中間層的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性，進(jìn)而提升隔離膜的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性。同時(shí)無(wú)機(jī)鐵電體具有更佳的耐腐蝕性，在隔離膜應(yīng)用在電池中時(shí)，利于延遲隔離膜的使用壽命。

6、在一些實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)鐵電體包括具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物鐵電體。

7、具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物鐵電體由于具有本征的、非易失的、可翻轉(zhuǎn)的自發(fā)極化以及帶有高電荷密度的極性表面等特性,利于提升隔離膜的離子導(dǎo)電率。

8、在一些實(shí)施例中，所述具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物鐵電體包括鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鉍和鈦酸鉍鈉中的至少一種。

9、上述鐵電體在較寬的溫度范圍內(nèi)具有鐵電性，且該溫度范圍覆蓋大多數(shù)的電池工作溫度，利于保證電池的性能。

10、在一些實(shí)施例中，所述中間層還包含粘結(jié)劑。

11、通過(guò)在中間層中增加粘結(jié)劑，利于粘結(jié)劑將鐵電體與兩側(cè)的微孔膜粘接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵電體位置的穩(wěn)固，防止鐵電體移位，從而保證隔離膜性能的穩(wěn)定，同時(shí)粘結(jié)劑的加入還能增強(qiáng)中間層與微孔膜的連接強(qiáng)度，提升隔離膜的耐刺破性能。

12、在一些實(shí)施例中，基于所述中間層的總質(zhì)量，所述粘結(jié)劑的含量為10wt％～20wt％。

13、粘結(jié)劑的含量可以影響中間層的機(jī)械性能和離子導(dǎo)電率，粘結(jié)劑含量的增加會(huì)提升中間層的機(jī)械性能但是中間層的離子導(dǎo)電率會(huì)降低，通過(guò)將粘結(jié)劑的含量設(shè)置為10wt％～20wt％，在該范圍內(nèi)能夠平衡隔離膜的耐刺破能力和離子導(dǎo)電率，在使得隔離膜具有較強(qiáng)的耐刺破能力下，同時(shí)具有較優(yōu)的離子導(dǎo)電率。

14、在一些實(shí)施例中，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸酯、丙烯酸、羧甲基纖維素中的至少一種。

15、在一些實(shí)施例中，所述中間層還包含無(wú)機(jī)填料。

16、通常無(wú)機(jī)填料具有一定的硬度、耐熱性，通過(guò)將中間層設(shè)置為包括無(wú)機(jī)填料，可以提升隔離膜的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性。另外，無(wú)機(jī)填料可以與鐵電體混合，調(diào)節(jié)鐵電體在中間層的分布性，進(jìn)而改善隔離膜性能均一性，同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)機(jī)填料與鐵電體的比例，調(diào)節(jié)隔離膜的離子導(dǎo)電率。

17、在一些實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)填料包括α-氧化鋁、勃姆石、二氧化硅、氧化鈰、鎂鋁尖晶石、氧化鋯、二氧化鈦中的至少一種。

18、上述無(wú)機(jī)填料的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性較好，利于提升隔離膜的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。

19、在一些實(shí)施例中，基于所述中間層的總質(zhì)量，所述鐵電體的含量為60wt％～90wt％。

20、鐵電體的含量會(huì)影響隔離膜的離子導(dǎo)電率，鐵電體的含量越高，隔離膜的離子導(dǎo)電率越高，通過(guò)將中間層中鐵電體的含量設(shè)置在上述范圍，可以使得隔離膜的離子導(dǎo)電率較佳。

21、在一些實(shí)施例中，所述鐵電體為顆粒狀，所述鐵電體的dv50為0.5μm～1μm。

22、通常鐵電體的粒徑越大，則中間層的透氣性越好，隔離膜的離子導(dǎo)電率提升，但是鐵電體的粒徑越大，會(huì)使得微孔膜容易被鐵電體刺破，同時(shí)鐵電體的粒徑也會(huì)影響中間層的厚度。通過(guò)將鐵電體的平均粒徑dv50設(shè)置為0.5μm～1μm，可以使得隔離膜的離子導(dǎo)電率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到保證。

23、在一些實(shí)施例中，所述鐵電體的比表面積為(0.1-10)m2/g。

24、通常鐵電體的比表面積會(huì)影響中間層在電解液中的浸潤(rùn)效果，鐵電體的比表面積越大，中間層的浸潤(rùn)效果越好。通過(guò)將鐵電體的比表面積設(shè)置為(0.1-10)m2/g，提高隔離膜在電解液中的浸潤(rùn)速率，進(jìn)一步提高離子導(dǎo)電率。

25、在一些實(shí)施例中，所述鐵電體為多孔結(jié)構(gòu)。

26、通過(guò)將鐵電體設(shè)置為多孔結(jié)構(gòu)，利用鐵電體上分布的孔道作為離子轉(zhuǎn)移通道，同時(shí)結(jié)合鐵電體自發(fā)極化形成的內(nèi)建電場(chǎng)，共同加速離子通過(guò)隔離膜，提升隔離膜的離子導(dǎo)電率。

27、在一些實(shí)施例中，所述中間層的厚度為0.5μm～2.5μm。

28、中間層的厚度會(huì)影響隔離膜的耐刺破能力和離子導(dǎo)電率，厚度越大耐刺破能力越好但是離子導(dǎo)電率降低。結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例提供的隔離膜結(jié)構(gòu)形式，將中間層設(shè)置在微孔膜之間，且將中間層的厚度設(shè)置為0.5μm～2.5μm，在該范圍內(nèi)能夠平衡隔離膜的耐刺破能力和離子導(dǎo)電率，在使得隔離膜具有較強(qiáng)的耐刺破能力下，同時(shí)具有較優(yōu)的離子導(dǎo)電率。

29、在一些實(shí)施例中，所述中間層中所包含物料的dv50為0.3μm～0.8μm。

30、中間層中物料的粒徑越大，則中間層的透氣性越好，隔離膜的離子導(dǎo)電率提升，但是物料的粒徑越大，會(huì)使得微孔膜容易被鐵電體刺破。通過(guò)將中間層中所包含物料的平均粒徑dv50為0.3μm～0.8μm，可以使得隔離膜的離子導(dǎo)電率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到保證。

31、在一些實(shí)施例中，所微孔膜的厚度為3μm～7μm。

32、微孔膜的厚度能夠影響微孔膜的耐刺破能力和離子導(dǎo)電率，微孔膜越薄內(nèi)阻越小，離子導(dǎo)電率越高，然而其機(jī)械強(qiáng)度會(huì)下降，刺穿強(qiáng)度越差。結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例提供的隔離膜結(jié)構(gòu)形式，將微孔膜的層數(shù)設(shè)置為多層，并將各層微孔膜的厚度控制為3μm～7μm，能夠平衡隔離膜的耐刺破能力和離子導(dǎo)電率，在使得隔離膜具有較強(qiáng)的耐刺破能力下，同時(shí)具有較優(yōu)的離子導(dǎo)電率。

33、在一些實(shí)施例中，所微孔膜的孔隙率為30％～70％。

34、微孔膜的孔隙率能夠影響微孔膜的拉伸強(qiáng)度和離子導(dǎo)電率，微孔膜的孔隙率越大內(nèi)阻越小，離子導(dǎo)電率越高，然而其拉伸強(qiáng)度會(huì)下降。結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例提供的隔離膜結(jié)構(gòu)形式，將微孔膜的孔隙率控制為30％～70％，能夠平衡隔離膜的拉伸強(qiáng)度和離子導(dǎo)電率，在使得隔離膜具有較強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度下，同時(shí)具有較優(yōu)的離子導(dǎo)電率。

35、在一些實(shí)施例中，所述微孔膜的孔徑為100nm～800nm。

36、微孔膜的平均孔徑大小能夠影響微孔膜的拉伸強(qiáng)度和離子導(dǎo)電率，微孔膜的平均孔徑越大內(nèi)阻越小，離子導(dǎo)電率越高，然而其拉伸強(qiáng)度會(huì)下降。結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例提供的隔離膜結(jié)構(gòu)形式，將微孔膜的層數(shù)設(shè)置為多層，并將各層微孔膜的平均孔徑控制為100nm～800nm，能夠平衡隔離膜的拉伸強(qiáng)度和離子導(dǎo)電率，在使得隔離膜具有較強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度下，同時(shí)具有較優(yōu)的離子導(dǎo)電率。

37、在一些實(shí)施例中，所述微孔膜的面密度為2g/m2～10g/m2。

38、由于微孔膜上有大量微孔，隨著微孔數(shù)量增多，微孔膜的面密度降低，通過(guò)將微孔膜的面密度設(shè)置為2g/m2～10g/m2，使得微孔膜的孔隙率、透氣率適中，利于平衡隔離膜的拉伸強(qiáng)度和離子導(dǎo)電率。

39、在一些實(shí)施例中，所述隔離膜的透氣度為300s/100cc～500s/100cc。

40、通過(guò)將隔離膜的透氣度設(shè)置為300s/100cc～500s/100cc，使得隔離膜應(yīng)用在電池中時(shí)，電池具有較佳的電化學(xué)性能。

41、在一些實(shí)施例中，所述隔離膜的孔隙率為25％～65％。

42、通過(guò)將隔離膜的孔隙率設(shè)置為25％～65％，使得隔離膜應(yīng)用在電池中時(shí)，電池具有較佳的電化學(xué)性能。

43、在一些實(shí)施例中，所述隔離膜的橫向拉伸強(qiáng)度大于1000kg/cm2；和/或，所述隔離膜的縱向拉伸強(qiáng)度大于1200kg/cm2。

44、上述隔離膜具有良好的機(jī)械性能。

45、在一些實(shí)施例中，所述鐵電體的居里溫度大于100℃。

46、鐵電體在溫度高于居里溫度時(shí)失去鐵電性，通過(guò)將鐵電體的居里溫度設(shè)置為大于100℃，這樣在小于100℃的使用溫度下鐵電體具有鐵電性，從而可以增大隔離膜的離子導(dǎo)電率，滿足大部分電池的使用溫度，提升隔離膜的應(yīng)用范圍。

47、在一些實(shí)施例中，基于所述隔離膜的總質(zhì)量，所述中間層的質(zhì)量百分比為30wt％～50wt％。

48、在上述范圍內(nèi)，中間層的質(zhì)量占比為三分之一至二分之一之間，通常，隨著隔離膜中中間層的含量增大，微孔膜的占比會(huì)降低，隔離膜的離子導(dǎo)電率會(huì)提升，但是機(jī)械性能會(huì)下降，通過(guò)將中間層的質(zhì)量百分比設(shè)為30wt％～50wt％，能夠平衡隔離膜的機(jī)械強(qiáng)度和離子導(dǎo)電率，在使得隔離膜具有較優(yōu)的離子導(dǎo)電率的同時(shí)具有較好的機(jī)械性能。

49、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種隔離膜的制備方法，包括：

50、提供第一微孔膜；

51、在所述第一微孔膜上設(shè)置中間涂層，所述中間涂層包括溶劑和鐵電體；

52、在所述第一微孔膜上設(shè)置第二微孔膜，所述中間涂層夾設(shè)在所述第一微孔膜和所述第二微孔膜之間；

53、對(duì)所述中間涂層進(jìn)行干燥處理，得到隔離膜。

54、本技術(shù)實(shí)施例提供的隔離膜的制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，同時(shí)制備得到的隔離膜包括第一微孔膜、第二微孔膜和夾設(shè)在第一微孔膜和第二微孔膜之間的中間涂層，中間涂層中包含鐵電體，由于鐵電體具有自發(fā)極化的內(nèi)建電場(chǎng)，相當(dāng)于在隔離膜的中間涂層上建立一個(gè)離子加速器，離子在通過(guò)隔離膜的中間涂層時(shí)會(huì)受到電場(chǎng)的作用加速，從而提升隔離膜的離子導(dǎo)電率。另外，本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)將中間涂層夾設(shè)在第一微孔膜和第二微孔膜之間，利用第一微孔膜和第二微孔膜對(duì)中間涂層進(jìn)行支撐和保護(hù)，防止中間涂層位移、松動(dòng)，提升隔離膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)，得益于第一微孔膜和第二微孔膜對(duì)中間涂層進(jìn)行支撐和保護(hù)，可以將中間涂層做的比較薄，防止中間涂層過(guò)厚而降低隔離膜的離子導(dǎo)電率。

55、在一些實(shí)施例中，所述中間涂層還包括粘結(jié)劑。

56、通過(guò)在中間涂層中增加粘結(jié)劑，利于粘結(jié)劑將鐵電體與兩側(cè)的第一微孔膜和第二微孔膜粘接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵電體位置的穩(wěn)固，防止鐵電體移位，從而保證隔離膜性能的穩(wěn)定，同時(shí)粘結(jié)劑的加入還能增強(qiáng)中間涂層與第一微孔膜及第二微孔膜的連接強(qiáng)度，提升隔離膜的耐刺破性能。

57、在一些實(shí)施例中，所述中間涂層中漿料的固含量為10wt％-70wt％。

58、通過(guò)將中間涂層中漿料的固含量設(shè)置為10wt％-70wt％，利于制備厚度均勻且較薄中間涂層。

59、在一些實(shí)施例中，所述中間涂層中漿料的粘度為50mpa·s-300mpa·s。

60、通過(guò)將中間涂層中漿料的粘度為50mpa·s-300mpa·s，利于提升中間涂層的成膜效果。

61、在一些實(shí)施例中，在干燥處理后，還包括對(duì)所述隔離膜進(jìn)行熱壓處理。

62、通過(guò)對(duì)隔離膜進(jìn)行熱壓處理，利于提升隔離膜整體的機(jī)械性能。

63、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種電池，包括正極極片、負(fù)極極片及隔離所述正極極片和所述負(fù)極極片的上述隔離膜或上述隔離膜的制備方法制備得到的隔離膜。

64、本技術(shù)實(shí)施例提供的電池包括正極極片、負(fù)極極片及隔離正極極片和負(fù)極極片的隔離膜，隔離膜內(nèi)設(shè)有鐵電體，電池?zé)o論是在充電還是放電的過(guò)程中，都會(huì)在負(fù)極極片和正極極片之間形成外電場(chǎng)，鐵電體的自發(fā)極化方向可以隨外電場(chǎng)方向的改變而改變，并趨于一致，使得無(wú)論是在充電還是放電過(guò)程中，均相當(dāng)于在隔離膜內(nèi)建立一個(gè)離子加速器，離子在通過(guò)隔離膜時(shí)會(huì)受鐵電體自發(fā)極化形成的內(nèi)建電場(chǎng)的作用加速，從而提升隔離膜的離子導(dǎo)電率，進(jìn)而使得電池的內(nèi)阻降低，電池的性能提升。

65、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種用電裝置，包括上述電池。

66、上述說(shuō)明僅是本技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實(shí)施方式。