复合隔膜、电化学装置和电子装置的制作方法

本技术涉及电化学，特别是涉及复合隔膜、电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、锂离子电池(电化学装置)因其高能量密度、高功率密度、自放电小、无记忆效应和较长的循环寿命而被广泛应用于3c电子产品、动力汽车和储能电站等众多领域。随着新能源汽车产业和大规模电化学储能系统的高速发展，市场对锂离子电池的需求也不断增大，给锂离子电池原材料的供应带来的严峻的挑战。通过对废旧锂离子电池中的材料进行回收利用，可缓解原材料供应链紧张的问题，降低生产成本，并有效解决废旧锂离子电池带来的环境污染问题。

2、但是，从废旧锂离子电池中回收的电极材料往往含有杂质金属颗粒，另外，在锂离子电池生产过程中由于设备磨损等原因也会导致杂质金属颗粒进入电极极片，杂质金属颗粒可能会直接刺穿隔膜或在锂离子电池充放电过程中在负极形成金属枝晶造成内短路，缩短锂离子电池的使用寿命。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种复合隔膜、电化学装置和电子装置，延长电化学装置的使用寿命。具体技术方案如下：

2、本技术的第一方面提供了一种复合隔膜，复合隔膜包括两层陶瓷隔膜和位于两层陶瓷隔膜之间的吸热隔膜，吸热隔膜包括第一多孔基材和设置于第一多孔基材至少一个表面上的吸热涂层，陶瓷隔膜包括第二多孔基材和设置于第二多孔基材至少一个表面上的陶瓷涂层。通过上述设置，可以减小金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，还可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，从而延长电化学装置的使用寿命。

3、在本技术的一些实施方案中，第二多孔基材的一个表面上设置有陶瓷涂层，并且陶瓷涂层位于复合隔膜的外侧。通过上述设置，可以减小金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，还可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，延长电化学装置的使用寿命。

4、在本技术的一些实施方案中，第二多孔基材的两个表面上均设置有陶瓷涂层，可以进一步减少金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，延长电化学装置的使用寿命。

5、在本技术的一些实施方案中，复合隔膜满足以下特征中的至少一者：(a)第一多孔基材和第二多孔基材的厚度各自独立地为5μm至25μm；(b)陶瓷涂层的厚度为3μm至8μm；(c)吸热涂层的厚度为3μm至10μm。复合隔膜满足上述特征中的至少一者，可使得复合隔膜具有合适的厚度，可以减少金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，改善电化学装置的循环性能，延长电化学装置的使用寿命。

6、在本技术的一些实施方案中，陶瓷隔膜的孔隙率为x％，30≤x≤80，吸热隔膜的孔隙率为y％，2<x/y<8。通过调控陶瓷隔膜的孔隙率和陶瓷隔膜与吸热隔膜的孔隙率比值在本技术的范围内，有利于活性金属离子(例如锂离子)在复合隔膜中的传输，还有利于提高复合隔膜的机械性能，改善电化学装置的循环性能、倍率性能和机械性能。

7、在本技术的一些实施方案中，吸热隔膜的孔隙率为y％，10≤y≤25。通过调控吸热隔膜的孔隙率在本技术的范围内，有利于活性金属离子(例如锂离子)在复合隔膜中的传输，改善电化学装置的循环性能和倍率性能。

8、在本技术的一些实施方案中，吸热涂层包括无机相变材料、有机相变材料或其混合物。吸热涂层包括上述范围内的材料，可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，延长电化学装置的使用寿命。

9、在本技术的一些实施方案中，无机相变材料包括结晶水合盐类、熔融盐类中的至少一种；有机相变材料包括直链烷烃、脂肪酸、脂肪醇、多元醇以及高分子相变材料中的至少一种。吸热涂层包括上述范围内的材料，可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，延长电化学装置的使用寿命。

10、在本技术的一些实施方案中，结晶水合盐类包括十水硫酸钠、六水氯化钙、二水氯化钙、十二水磷酸氢二钠、二水硫酸钙、四水硝酸锰中的至少一种；熔融盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、硝酸钾、硝酸钠、氯化钾、氯化钠、氯化钙、氟化钠、氟化钾、氟化锂、氟化钠或氟化钙中的至少一种；直链烷烃包括石蜡、正十六烷、正十九烷、正十八烷、二十烷、正二十二烷、正二十三烷、正二十四烷或正二十五烷中的至少一种；脂肪酸包括羊脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸或硬脂酸中的至少一种；所述脂肪醇包括正十二醇、正十四醇、正十六醇、丁四醇或己六醇中的至少一种；高分子相变材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氧乙烯或聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。吸热涂层包括上述范围内的材料，可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，延长电化学装置的使用寿命。

11、在本技术的一些实施方案中，吸热涂层包括多元醇和石墨烯；多元醇包括新戊二醇、2-甲基-1,3丙二醇、三羟甲基丙烷、乙基丁基丙二醇、1,4环己烷二甲醇、乙二醇、季戊四醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇或三羟甲基丙烷中的至少一种。吸热涂层包括上述范围内的多元醇和石墨烯，可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，延长电化学装置的使用寿命。

12、在本技术的一些实施方案中，第一多孔基材和第二多孔基材各自独立地包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯二甲酰苯二胺、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚苯醚、环烯烃共聚物、聚苯硫醚或聚乙烯萘中的任一种或两种以上的混合物形成的聚合物膜、多层聚合物膜或无纺布。复合隔膜包括上述范围内的多孔基材，可减少电化学装置内部短路情况的发生，允许电解质离子自由通过，且不影响电化学充放电过程的进行。

13、在本技术的一些实施方案中，陶瓷涂层包括陶瓷颗粒和粘结剂，陶瓷颗粒的材料包括三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种；粘结剂包括偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基支链淀粉、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、苯乙烯-丁二烯的共聚物或聚偏二氟乙烯中的至少一种。陶瓷涂层包括上述范围内的陶瓷颗粒和粘结剂，有利于提高复合隔膜的机械性能，减少金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，改善电化学装置的循环性能。

14、在本技术的一些实施方案中，吸热涂层还包括粘结剂，粘结剂选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素和聚偏氟乙烯中的至少一种。吸热涂层包括上述范围内的粘结剂，有利于吸热涂层在第一多孔基材表面均匀涂布，提高吸热涂层的稳定性。

15、本技术的第二方面提供了一种电化学装置，其包括上述任一实施方案中的复合隔膜。上述复合隔膜可减少金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，还可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，从而有利于延长电化学装置的使用寿命。

16、在本技术的一些实施方案中，电化学装置包括电极极片，电极极片中包括金属颗粒，金属颗粒的最大粒径为5μm至75μm，复合隔膜的厚度与金属颗粒的最大粒径的比值为1至5。通过调控金属颗粒的最大粒径和复合隔膜的厚度与金属颗粒的最大粒径的比值在本技术的范围内，可有效减少金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，还可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，从而有利于延长电化学装置的使用寿命。

17、在本技术的一些实施方案中，金属颗粒包括锌、铜、镍、铁或铬的颗粒中的一种或多种。

18、本技术的第三方面提供了一种电子装置，其包括本技术第二方面提供的电化学装置。该电子装置具有较长的使用寿命。

19、本技术的有益效果：

20、本技术提供了复合隔膜、电化学装置和电子装置，复合隔膜包括两层陶瓷隔膜和位于两层陶瓷隔膜之间的吸热隔膜，吸热隔膜包括第一多孔基材和设置于第一多孔基材至少一个表面上的吸热涂层，陶瓷隔膜包括第二多孔基材和设置于第二多孔基材至少一个表面上的陶瓷涂层。通过上述设置，可以减少金属枝晶刺穿隔膜造成内短路情况的发生，还可以抑制和均衡电化学装置内部温升，减少大量热量的积累造成的电化学装置的局部高温失效，从而延长电化学装置的使用寿命。

21、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。