[发明专利]复合隔膜、电池及电池组

说明书

本发明属于电化学电池领域，具体涉及一种复合隔膜、含该复合隔膜的电池及电池组。更具体而言，本发明涉及一种安全性能好的复合隔膜、含该复合隔膜的电池及电池组。本发明所述复合隔膜包括：第一层和第二层，所述第一层为枝晶容纳层，第二次为枝晶抑制层；其中，所述第一层的Gurley值为0.05s/100cc～50s/100cc；所述第二层的Gurley值为第一层的50倍以上。本发明的复合隔膜有助于抑制和/或防止枝晶的形成，抑制和/或防止电池的短路。电池的安全性能和循环性能提高。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2019年7月26日提交的美国临时申请No.62879152的权益和优先权，并且在此全文引用该申请No.62879152以作参考以及其它全部用途。

技术领域

本发明属于电化学电池领域，具体涉及一种复合隔膜、含该复合隔膜的电池及电池组。更具体而言，本发明涉及一种安全性能好的复合隔膜、含该复合隔膜的电池及电池组。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度和长循环寿命，如今已被广泛使用。但是，这些非水性的锂离子电池存在安全性能较差、有毒、并可能引起环境危害的问题。

近年来，一直在寻找各种不易燃易爆且环保的电池替代品，例如基于水性电解质的可充电电池。特别地，包含具有锌金属阳极的水性电解质电池具有由于其来源丰富、低成本和无毒而被证明是非水性的锂离子电池有前途的替代品。然而，这些类型的电池往往会产生枝晶。在反复充电和放电过程中，锌的溶解和锌金属沉淀物的不均匀堆积沉积在阳极表面，即形成所谓的锌枝晶，电池单元的性能通常会受到损害。这些损害的影响可能是灾难性的，因为枝晶的形成，可能会导致内部短路，从而缩短电池的循环寿命。

为了克服上述问题，目前通常采用两种解决方案来降低电池内部短路的风险。一是在电解液中添加添加剂以促进锌金属沉积物均匀堆积，并抑制枝晶的形成，但在复杂多变的工作环境下仍无法获得令人满意的抑制效果。二是使用无孔固体电解质膜作为隔膜，以防止锌枝晶刺穿和短路。但是，无孔会导致薄膜中的离子扩散速度低，进一步导致电池的性能，例如高速率充电/放电，电阻，等等电池的性能变差。

由于上述原因，我们提出了一种新的复合隔膜技术，该技术可有效抑制枝晶的形成，并增强电池的循环稳定性。此外，其用作电池的隔膜，有利于快速、稳定地响应充电/放电，并能够长时间保持电池性能的稳定。更进一步，其还具有高效，安全和低成本的优点。

发明内容

为提高容易产生枝晶的电池的安全性，本发明要解决的第一个技术问题是提供一种复合隔膜。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明所述复合隔膜包括：第一层和第二层，所述第一层为枝晶容纳层，第二层为枝晶抑制层；其中，所述第一层的Gurley值为0.05s/100cc～50s/100cc；所述第二层的Gurley值为第一层的50倍以上。

优选的，所述第二层的Gurley值为第一层的500倍以上。

更优选的，所述第二层的Gurley值为第一层的500～10000倍。

优选的，所述第二层的Gurley值为100s/100cc～2250s/100cc。

更优选的，所述第二层的Gurley值为150s/100cc～2250s/100cc。

优选的，所述第一层为无纺布、毡膜或微孔膜中的一种或两种以上复合。

优选的，所述无纺布或毡膜的材料为丙纶纤维、乙纶纤维、涤纶纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、氯纶纤维、腈纶纤维、粘胶纤维、玻璃纤维、氨纶纤维、碳纤维、聚丙烯酸酯纤维、聚酰亚胺纤维中的至少一种；所述微孔膜的材料为尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/丙烯复合材料、聚偏二氟乙烯、涤纶、芳纶、腈纶、氨纶、聚丙烯酸酯和聚酰亚胺中的至少一种。