【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及電池，特別是涉及一種隔膜、電池單體、電池和用電裝置。
技術(shù)介紹
1、隨著環(huán)境污染的日益加劇，新能源產(chǎn)業(yè)越來越受到人們的關(guān)注。在新能源產(chǎn)業(yè)中，電池技術(shù)是關(guān)乎其發(fā)展的一項(xiàng)重要因素。
2、金屬電池單體由于其較高的理論容量和較低的氧化還原電位，受到較為廣泛的關(guān)注。然而，在金屬電池單體的充放電過程中，金屬離子在負(fù)極集流體上沉積出現(xiàn)枝晶，枝晶有刺破隔膜導(dǎo)致電池單體短路的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何提供一種隔膜，以提高隔膜的強(qiáng)度，降低隔膜被刺破的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低電池單體的短路風(fēng)險(xiǎn)，提高電池單體的循環(huán)性能是一項(xiàng)亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種隔膜，以提高隔膜的強(qiáng)度，降低隔膜被刺破的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低電池的短路風(fēng)險(xiǎn)，提高電池單體的循環(huán)性能。
2、為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N隔膜、電池單體、電池和用電裝置。
3、第一方面，提供了一種隔膜，包括：基膜；涂層，所述涂層位于所述基膜的至少一側(cè)的表面，所述涂層包括納米材料。
4、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種隔膜，包括基膜和位于基膜的至少一側(cè)表面的涂層。涂層的材料包括納米材料，這樣，制備的涂層較為致密，隔膜的強(qiáng)度較大，可以降低隔膜被刺破的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本申請(qǐng)實(shí)施例的隔膜具有較高的強(qiáng)度，被刺穿的風(fēng)險(xiǎn)較低，從而可以降低電池單體發(fā)生短路的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而有利于提高電池單體的循環(huán)性能。
5、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基膜的厚度d1與所述涂層的厚度d2滿足：0.3≤d1
6、在d1/d2≥0.3的情況下，涂層和基膜具有較為合適的厚度，有利于降低因涂層較厚導(dǎo)致金屬離子穿過涂層的阻力增加的風(fēng)險(xiǎn)，從而有利于降低電池單體的內(nèi)阻，提高電池單體的循環(huán)性能。在d1/d2≤30的情況下，涂層和基膜具有合適的厚度，有利于降低因涂層較薄而導(dǎo)致隔膜被刺破的風(fēng)險(xiǎn)，從而有利于降低電池單體的短路的風(fēng)險(xiǎn)，提高電池單體的循環(huán)性能。
7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，1<d1/d2≤30；可選地，3≤d1/d2≤12。這樣，有利于進(jìn)一步兼顧電池單體的內(nèi)阻和隔膜的強(qiáng)度，從而有利于提高電池單體的循環(huán)性能。
8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述涂層包括有機(jī)納米材料。有機(jī)納米材料具有較大的分子量，選用有機(jī)納米材料制備成的涂層具有更高的強(qiáng)度，從而可以進(jìn)一步提高隔膜的強(qiáng)度。此外，有機(jī)納米材料制備的涂層致密度較高，從而可以制備厚度較小的有機(jī)納米材料的涂層，有利于減少隔膜占用的空間，提高電池單體的體積能量密度。
9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述有機(jī)納米材料包括：芳香環(huán)聚合物、芳雜環(huán)聚合物、芳綸纖維或聚氨酯纖維中的至少一種。上述有機(jī)納米材料表面積較大，對(duì)電解液具有較好的浸潤(rùn)性，可以儲(chǔ)存部分電解液，從而在電池的充放電循環(huán)中，起到補(bǔ)充電解液的作用，有利于提高電池單體的循環(huán)性能。
10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述有機(jī)納米材料包括：芳綸纖維或聚氨酯纖維中的至少一種；可選地，所述芳綸纖維包括：聚對(duì)苯二甲酰胺纖維、聚苯醚酮纖維或聚苯硫醚纖維中的至少一種；可選地，所述聚氨酯纖維包括聚氨基甲酸酯。
11、上述有機(jī)納米材料具有纖維狀的結(jié)構(gòu)，從而制備得到的涂層具有較高的強(qiáng)度，隔膜被刺穿的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低。
12、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述涂層包括無機(jī)納米材料。
13、無機(jī)納米材料制備的涂層具有較高的剛度和硬度，有利于降低隔膜被刺破的風(fēng)險(xiǎn)。
14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述無機(jī)納米材料包括：二氧化硅、氧化鋁、三氧化二鋯或勃姆石中的至少一種；可選地，所述無機(jī)納米材料包括：二氧化硅或氧化鋁中的至少一種。上述無機(jī)納米材料較易獲得，便于涂層的制備。
15、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基膜的厚度d1滿足：5μm≤d1≤30μm。在基膜的厚度d1不小于5μm的情況下，基膜具有較為合適的厚度，從而隔膜具有較高的耐刺穿強(qiáng)度；在基膜的厚度d1不超過30μm的情況下，有利于減小隔膜占用的空間，提高電池單體的體積能量密度。
16、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述涂層的厚度d2滿足1μm≤d2≤14μm。在涂層的厚度不超過14μm的情況下，有利于降低離子穿過涂層的阻力，從而有利于降低電池單體的內(nèi)阻；在涂層的厚度不小于1μm的情況下，有利于提高隔膜的耐刺穿強(qiáng)度。
17、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述涂層包括第一涂層和第二涂層，沿所述隔膜的厚度方向，所述基膜位于所述第一涂層和所述第二涂層之間。這樣，在將隔膜放置于正極極片和負(fù)極極片的過程中，由于基膜的兩側(cè)的表面均設(shè)置有涂層，不需要區(qū)分隔膜的兩側(cè)的不同表面，從而有利于簡(jiǎn)化電池單體組裝的復(fù)雜度。
18、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一涂層的厚度d21滿足：0.5μm≤d21≤7μm，和/或，所述第二涂層的厚度d22滿足：0.5μm≤d22≤7μm。這樣，第一涂層和第二涂層具有合適的厚度，便于第一涂層和第二涂層的制備。
19、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一涂層的厚度d21和所述第二涂層的厚度d22相同。這樣，隔膜具有較好的對(duì)稱性。
20、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述隔膜的孔隙率σ滿足：30％≤σ≤55％。
21、在隔膜的孔隙率σ≥30％的情況下，隔膜中具有合適數(shù)量的離子傳輸通道，從而金屬離子穿過涂層的勢(shì)壘較低，有利于降低電池單體的內(nèi)阻，減緩電池單體的溫度的上升，提高電池單體的可靠性；在σ≤55％的情況下，隔膜的孔隙率較小，隔膜中涂層較為致密，從而隔膜具有較高的強(qiáng)度，有利于進(jìn)一步降低隔膜被刺穿的風(fēng)險(xiǎn)。此外，30％≤σ≤55％，金屬離子具有較為合適的傳輸通量，金屬離子可以較為均勻地穿過隔膜并均勻在在負(fù)極集流體上沉積，有利于減緩或抑制枝晶的生長(zhǎng)，進(jìn)而進(jìn)一步降低枝晶刺破隔膜的風(fēng)險(xiǎn)。
22、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述隔膜的孔隙率σ滿足：45％≤σ≤55％。這樣，有利于進(jìn)一步兼顧電池單體的內(nèi)阻和隔膜的強(qiáng)度。
23、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述隔膜的長(zhǎng)度方向的楊氏模量e1滿足：e1≥8mpa；可選地，e1≥9.5mpa。
24、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述隔膜的寬度方向的楊氏模量e2滿足：e2≥5.3mpa；可選地，e2≥7.3mpa。
25、隔膜的楊氏模量較大，從而隔膜具有較大的強(qiáng)度。這樣，隔膜的強(qiáng)度大于枝晶生長(zhǎng)對(duì)隔膜的作用力，可以降低枝晶刺破隔膜的風(fēng)險(xiǎn)。
26、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基膜的包括：聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯膜和聚丙烯膜形成的復(fù)合膜中的至少一種。這樣，便于根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的基膜。
27、第二方面，提供了一種電池單體，包括第一方面及其中任一項(xiàng)可能的實(shí)現(xiàn)方式中的隔膜。
28、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電池單體為堿金屬電池單體；可選地，所述電池單體為鈉金屬電池單體。堿金屬電池單體在充放電的過程中，容易在負(fù)極上形成枝晶，通過在堿金屬電池單體中設(shè)置上述實(shí)施方式中的隔膜本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種隔膜，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度d1與所述涂層的厚度d2滿足：0.3≤d1/d2≤30；可選地，1<d1/d2≤30；可選地，3≤d1/d2≤12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述涂層包括有機(jī)納米材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述有機(jī)納米材料包括：芳香環(huán)聚合物、芳雜環(huán)聚合物、芳綸纖維或聚氨酯纖維中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的隔膜，其特征在于，所述有機(jī)納米材料包括芳綸纖維或聚氨酯纖維中的至少一種；可選地，所述芳綸纖維包括：聚對(duì)苯二甲酰胺纖維、聚苯醚酮纖維或聚苯硫醚纖維中的至少一種；可選地，所述聚氨酯纖維包括聚氨基甲酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述涂層包括無機(jī)納米材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔膜，其特征在于，所述無機(jī)納米材料包括：二氧化硅、氧化鋁、三氧化二鋯或勃姆石中的至少一種；可選地，所述無機(jī)納米材料包括：二氧化硅或氧化鋁中的至少一種。
8.根據(jù)
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述涂層的厚度d2滿足1μm≤d2≤14μm；可選地，1.5μm≤d2≤2μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述涂層包括第一涂層和第二涂層，沿所述隔膜的厚度方向，所述基膜位于所述第一涂層和所述第二涂層之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔膜，其特征在于，所述第一涂層的厚度d21滿足：0.5μm≤d21≤7μm，和/或，所述第二涂層的厚度d22滿足：0.5μm≤d22≤7μm。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的隔膜，其特征在于，所述第一涂層的厚度d21和所述第二涂層的厚度d22相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜的孔隙率σ滿足：30％≤σ≤55％；可選地，45％≤σ≤55％。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜的長(zhǎng)度方向的楊氏模量E1滿足：E1≥8MPa；可選地，E1≥9.5Mpa。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜的寬度方向的楊氏模量E2滿足：E2≥5.3Mpa；可選地，E2≥7.3Mpa。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的包括：聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯膜和聚丙烯膜形成的復(fù)合膜中的至少一種。
17.一種電池單體，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的隔膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池單體，其特征在于，所述電池單體為堿金屬電池單體；可選地，所述電池單體為鈉金屬電池單體。
19.一種電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求17或18所述的電池單體。
20.一種用電裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求19所述的電池。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種隔膜，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度d1與所述涂層的厚度d2滿足：0.3≤d1/d2≤30；可選地，1<d1/d2≤30；可選地，3≤d1/d2≤12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述涂層包括有機(jī)納米材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述有機(jī)納米材料包括：芳香環(huán)聚合物、芳雜環(huán)聚合物、芳綸纖維或聚氨酯纖維中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的隔膜，其特征在于，所述有機(jī)納米材料包括芳綸纖維或聚氨酯纖維中的至少一種；可選地，所述芳綸纖維包括：聚對(duì)苯二甲酰胺纖維、聚苯醚酮纖維或聚苯硫醚纖維中的至少一種；可選地，所述聚氨酯纖維包括聚氨基甲酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述涂層包括無機(jī)納米材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔膜，其特征在于，所述無機(jī)納米材料包括：二氧化硅、氧化鋁、三氧化二鋯或勃姆石中的至少一種；可選地，所述無機(jī)納米材料包括：二氧化硅或氧化鋁中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度d1滿足：5μm≤d1≤30μm；可選地，12μm≤d1≤20μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述涂層的厚度d2滿足1μm≤d2≤14μm；可選地，1.5μm≤d2≤2μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于，所述涂層包括第一涂層和第二...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳凱，王寶穎，徐曉富，李嘯，駱晨旭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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