[发明专利]一种复合隔离膜，其制备方法及电化学装置

说明书

本申请涉及储能领域，具体讲，涉及一种复合隔离膜，该复合隔离膜的制备方法，以及使用该复合隔离膜的电化学装置。本申请的复合隔离膜包括多孔基材和至少设置于多孔基材一侧的多孔无机介电层，多孔无机介电层不含粘结剂；多孔无机介电层的厚度D₁为20nm～2000nm，且多孔无机介电层的厚度D₁与多孔基材的平均孔径D₂满足：D₁/D₂≥0.3。本申请的复合隔离膜可显著提高电化学装置的循环性能和倍率性能。

技术领域

本申请涉及储能领域，具体讲，涉及一种复合隔离膜，该复合隔离膜的制备方法，以及使用该复合隔离膜的电化学装置。

背景技术

锂离子电池以工作电压高、工作范围宽、比能量大、无污染、使用寿命长等优点，在全球二次电池市场占据主导地位，其中容量较低的小型锂离子电池已广泛应用在手机、笔记本电脑、电动工具等领域。近年来，随着大容量电池技术的不断发展，配合整车技术的不断推进，锂离子动力电池也逐渐实现商业化。如何在满足动力电池高能量密度和低成本的同时，保证其安全性能达到与燃油汽车同等甚至更高的安全级别，成为近年来企业和研究机构的重要研究课题。

在电池的内部结构中，隔离膜作为关键部件，通常为多孔聚合物薄膜，具有电子隔绝、离子导通的特性，用于保障离子能够在正负极之间正常传输而不发生短路。近年来，为了改善单一聚合物隔离膜的热收缩较高、与电解液浸润性较差等问题，在聚合物基材表面涂覆陶瓷涂层的复合隔离膜逐渐成为改善电池安全性能的关键技术。但是这种复合隔离膜仍然存在一些问题，需要进一步开发研究。

近年来，在聚合物基底表面涂覆无机颗粒与粘结剂混合有机/无机复合涂层，可以有效改善上述问题。但这种复合涂层在应用的过程中，仍然存在一系列问题，如浆料中陶瓷颗粒的团聚、涂层厚度至少需要几个微米、涂层与基底的界面浸润性差、涂层与基底的结合力受粘结剂分布的影响显著等，导致在涂覆过程、长期循环或者电池滥用等情况下，隔离膜表面的涂层容易发生龟裂、老化、孔隙率变化、陶瓷颗粒脱落，使得隔离膜的导离子性能变差，严重时甚至引起安全问题。

发明内容

本申请的第一方面提出一种复合隔离膜，包括多孔基材和至少设置于所述多孔基材一侧的多孔无机介电层，所述无机介电层不含粘结剂；所述多孔无机介电层的厚度D₁为20nm～2000nm，且所述多孔无机介电层的厚度D₁与所述多孔基材的平均孔径D₂满足：D₁/D₂≥0.3。

本申请的第二方面提出该复合隔离膜的制备方法，至少包括以下步骤：

提供多孔基材；

采用气相沉积方法，在所述多孔基材的至少一个表面上制备多孔无机介电层，所述多孔无机介电层的厚度D₁为20nm～2000nm，且所述多孔无机介电层的厚度D₁与所述多孔基材的平均孔径D₂满足：D₁/D₂≥0.3。

本申请的第二方面提出一种电化学装置，包含正极、负极、隔离膜和电解液，所述隔离膜为上述第一方面提出的复合隔离膜。

本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：

首先，本申请的隔离膜不含有粘结剂，避免了由于粘结剂老化造成的脱落，提高了电池的循环使用寿命及安全性能。

其次，本申请通过调节多孔无机介电层的厚度在多孔基底的孔径的0.3倍以上，保证在沉积的过程中不仅在基底表面形成膜层，同时还深入到多孔基底孔隙的内壁，对聚合物基底的包覆效果更优，因此所述隔离膜在90℃下基本不发生热收缩率，提高了电池的安全性能；