[发明专利]一种表面涂覆核壳结构层的隔膜及其应用

说明书

本发明提供了一种表面涂覆核壳结构层的隔膜，用于二次电池，所述核壳结构层由若干核壳结构粒子构成，每一核壳结构粒子均包括位于内部的核层和包覆于所述核层外表面的壳层，所述核层对电解液的溶胀比大于所述壳层对电解液的溶胀比。将这种内部高溶胀比、外部低溶胀比的材料层涂覆在隔膜表面，在二次电池注液过程中，不仅保证电解液可以充分浸润到隔膜和极片内部，而且核壳结构对电解液溶胀之后使隔膜和正极、负极之间粘接紧密。本发明解决了目前二次电池普遍存在的极片中心部分不被完全浸润的问题。

【技术领域】

本发明涉及新能源材料相关技术领域，具体涉及二次电池材料相关技术领域，更具体地，涉及一种二次电池用隔膜及其应用。

【背景技术】

随着社会的发展，人们对于二次电池的要求逐年增加，目前主要集中在追求更高的能量密度和安全性。在提高电池能量密度的同时，需要解决电解液的浸润性问题。

目前二次电池中，解决极片和隔膜转移过程中的偏移问题主要是通过涂覆PVDF颗粒将极片与隔膜粘接紧密来解决。然而后期注液过程中，由于PVDF对电解液的溶胀比比较高，PVDF先接触电解液的部分迅速将极片和隔膜粘接更加紧密，导致极片和隔膜之间呈无孔或少孔的状态，因此电解液难以渗透电芯中心区域，包括隔膜和极片的中心区域，往往出现干涸状态，较差的浸润性导致电芯性能一致性差、电化学性能差。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种浸润性更好的二次电池隔膜。

为了实现上述目的，本发明的主要技术方案如下：

一种表面涂覆核壳结构层的隔膜，用于二次电池，所述核壳结构层由若干核壳结构粒子构成，每一核壳结构粒子均包括位于内部的核层和包覆于所述核层外表面的壳层，所述核层对电解液的溶胀比大于所述壳层对电解液的溶胀比。

作为优选，所述核层为球体颗粒和类球体颗粒中的至少一种，直径为20～10000nm。

作为优选，所述壳层均匀或非均匀包覆于所述核层外表面。

作为优选，所述壳层的厚度为1～200nm。

作为优选，所述核壳结构层在所述隔膜表面呈多孔状分布，孔隙率为10％～80％。

作为优选，所述核壳结构层涂覆于所述隔膜的至少一个表面，每侧涂覆厚度为1～10μm。

作为优选，所述隔膜材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、纤维素、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、芳纶、尼龙、聚四氟乙烯、聚对苯撑苯并二唑中的至少一种，及在这些隔膜表面涂覆了氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、勃姆石、氧化钡、二氧化硅、无机氧化物固体电解质中的至少一种陶瓷涂覆膜。

作为优选，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、δ-戊内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、2-甲基-1,3-二氧戊环、乙二醇二甲醚、环丁砜、二甲基亚砜中的一种或多种组合。

一种二次电池，包括正极、负极、电解液和权利要求1～8任一所述的隔膜，所述二次电池为锂电池或钠电池。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明提供的表面涂覆核壳结构的隔膜，核层结构对电解液的溶胀比大于壳层结构对电解液的溶胀比，前期组装过程中，多孔分布的核壳结构将极片和隔膜粘接而又形成多孔层。后期注液过程中，壳层结构对电解液溶胀比较小，中间多孔层不会产生太大体积变化，电解液充分浸润隔膜和极片内部孔隙之后，核层结构由于对电解液的溶胀较大会将壳层结构撑破，从而将极片和隔膜粘接更加紧密。这样，通过推迟核层结构对电解液的接触时间，大大改善了电解液对极片和隔膜的浸润性。