[发明专利]复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备

说明书

本发明公开了复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备。本申请的第一方面，提供一种复合隔膜，该复合隔膜包括纤维层，纤维层包括有机‑无机杂化纤维，有机‑无机杂化纤维包括聚合物和分散在聚合物中的快离子导体颗粒。根据本申请实施例的复合隔膜，至少具有如下有益效果：本申请实施例所提供的复合隔膜以聚合物作为基底材料，而快离子导体材料离散性地分布在基底材料聚合物纤维内部，从而在保证隔膜强度的前提下，利用其高孔隙率提高隔膜对电解液的吸液量的同时，也提高隔膜的离子电导率；而快离子导体材料的使用则有利于锂离子的传递，使得隔膜具有较高的电子迁移数，提高锂离子电池的倍率性能。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，尤其是涉及复合隔膜及其制备方法、二次电池和用电设备。

背景技术

随着电子设备的小型化以及移动通信设备、便携式电子产品、电动汽车和储能电站应用范围的拓展，人们对二次电池，尤其是对快充型锂离子电池提出了更广泛的需求。提高锂离子电池的快充性能可以从材料、结构、设计等多方面着手。如何提高隔膜的性能，提高锂离子在正极和负极之间转移速率、调节锂离子转移过程中阻抗成为影响电池性能的一个重要因素。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种复合隔膜，该复合隔膜可改善锂离子电池的循环及倍率性能，提高大倍率条件下的容量保持率。

本申请的第一方面，提供一种复合隔膜，该复合隔膜包括纤维层，纤维层包括有机-无机杂化纤维，有机-无机杂化纤维包括聚合物和分散在聚合物中的快离子导体颗粒。

根据本申请实施例的复合隔膜，至少具有如下有益效果：

本申请实施例所提供的复合隔膜以聚合物作为基底的骨架材料，而快离子导体颗粒离散性地分布在聚合物基底纤维的内部，从而在保证隔膜强度的前提下，利用其高孔隙率提高隔膜对电解液的吸液量的同时，也提高隔膜的离子电导率；此外，快离子导体颗粒的使用有利于锂离子的传递，使得隔膜具有较高的电子迁移数，提高二次电池的倍率性能。

在本申请的一些实施方式中，聚合物和快离子导体颗粒的质量比为(2～5)：1。

聚合物和快离子导体颗粒的质量比例如可以是2：1、3：1、4：1、5：1，具体的，可以是(3～5)：1、(4～5)：1。

在本申请的一些实施方式中，聚合物的分子量为5～65万Da，例如5万Da、10万Da、15万Da、20万Da、25万Da、30万Da、35万Da、40万Da、45万Da、50万Da、55万Da、60万Da、65万Da。进一步的，聚合物的分子量可以是在5～55万Da、5～45万Da、5～35万Da、5～25万Da、10～20万Da的范围内。聚合物的分子量过低，分子之间链缠结太少，作用力弱，最终制备得到的隔膜强度较低；但如果分子量过高，则会导致断裂伸长率下降，最终制备得到的复合隔膜的韧性较差。

在本申请的一些实施方式中，聚合物选自聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚芳醚酮(PAEK)和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)中的至少一种。上述聚合物在作为纤维的基底材料时，能够保证最终得到的隔膜同时兼顾良好的机械性能。