隔离膜及其制备方法、电池和用电设备与流程

本申请属于二次电池，具体涉及一种隔离膜及其制备方法、电池和用电设备。

背景技术：

1、二次电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。

2、隔离膜是二次电池的一个重要的组成部分，然而，现有的隔离膜耐热性和稳定性差，活性金属离子的传输效率低，导致含有其的二次电池的循环性能差。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供一种隔离膜，旨在解决含有其的电池循环性能差的问题。

2、为了实现上述目的，本申请的第一方面提供了一种隔离膜，所述隔离膜包括聚倍半硅氧烷，所述聚倍半硅氧烷的dv90粒径为aμm，dv10粒径为bμm，dv50粒径为cμm，(a-b)/c≤3。

3、本申请至少包括如下所述的有益效果：本申请中，在隔离膜中添加聚倍半硅氧烷，且控制聚倍半硅氧烷的粒径分布，活性金属离子在隔离膜上传输的通道和距离都是相近的，提高了活性金属离子的传输效率，提升了二次电池的循环性能。

4、在本申请一些实施方式中，0.4≤(a-b)/c≤1.5。由此，可以提升二次电池的循环性能。

5、在本申请一些实施方式中，a＝0.5-5，可选地，a＝0.6-2.5。由此，可以提升二次电池的循环性能。

6、在本申请一些实施方式中，b＝0.05-1.5，可选地，b＝0.1-1.3。由此，可以提升二次电池的循环性能。

7、在本申请一些实施方式中，c＝0.1-3，可选地，c＝0.4-1.7。由此，可以提升二次电池的循环性能。

8、在本申请一些实施方式中，所述聚倍半硅氧烷的重均分子量为1万-10万，可选为3万-8万。由此，可以提升二次电池的循环性能。

9、在本申请一些实施方式中，所述聚倍半硅氧烷的密度为1g/cm3-1.3g/cm3，可选为1g/cm3-1.2g/cm3。由此，可以提升二次电池的循环性能。

10、在本申请一些实施方式中，所述聚倍半硅氧烷的结构式包括：

11、

12、其中，r1、r2各自独立地包括1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的不饱和烃基或苯基，n＝50-1000。

13、由此，可以提升二次电池的循环性能。

14、在本申请一些实施方式中，所述聚倍半硅氧烷包括以下结构式中的至少一种：

15、

16、其中，ph表示苯基，n＝50-1000。

17、由此，可以提升二次电池的循环性能。

18、在本申请一些实施方式中，所述隔离膜包括基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层包括所述聚倍半硅氧烷。由此，可以提升二次电池的循环性能。

19、在本申请一些实施方式中，所述涂层的厚度为0.3μm-3μm，可选为0.5μm-2μm。由此，可以提升二次电池的循环性能。

20、在本申请一些实施方式中，所述涂层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。由此，可以提升二次电池的循环性能。

21、在本申请一些实施方式中，所述聚倍半硅氧烷与所述粘结剂的质量比为(5-25)：1，可选为(8-20)：1。由此，可以提升二次电池的循环性能。

22、在本申请一些实施方式中，所述基膜的厚度为4μm-20μm，可选为5μm-18μm。由此，可以提升二次电池的循环性能。

23、在本申请一些实施方式中，所述基膜的孔径为0.02μm-0.08μm，可选为0.03μm-0.06μm。由此，可以提升二次电池的循环性能。

24、在本申请一些实施方式中，所述基膜的孔隙率为30％-70％，可选为35％-65％。由此，可以提升二次电池的循环性能。

25、本申请第二方面提供了一种制备隔离膜的方法，包括：

26、制备含有聚倍半硅氧烷的隔离膜，所述聚倍半硅氧烷的dv90粒径为aμm，dv10粒径为bμm，dv50粒径为cμm，(a-b)/c≤3。

27、由此，采用本申请的方法，在隔离膜制备时，添加聚倍半硅氧烷，且控制聚倍半硅氧烷的粒径分布，提高了活性金属离子的传输效率，提升了二次电池的循环性能。

28、在本申请的一些实施方式中，包括：在基膜的至少一侧制备涂层，得到隔离膜，所述涂层包括所述聚倍半硅氧烷。由此，通过将聚倍半硅氧烷设置在涂层中，可以提升二次电池的循环性能。

29、在本申请的一些实施方式中，所述聚倍半硅氧烷通过以下方法制备：将有机硅氧烷单体水解，加入催化剂，在加热条件下缩聚，得到聚倍半硅氧烷。由此，通过水解和缩聚反应，得到的聚倍半硅氧烷用于隔离膜中，可以提升二次电池的循环性能。

30、在本申请的一些实施方式中，所述有机硅氧烷单体水解的温度为20℃-30℃。由此，上述水解温度范围内，有机硅氧烷单体水解充分，制得的聚倍半硅氧烷用于隔离膜中，可以提升二次电池的循环性能。

31、在本申请的一些实施方式中，所述加热的温度为30℃-100℃，可选为40℃-80℃。上述加热温度范围内，可以得到粒径分布均匀的聚倍半硅氧烷，可以提升二次电池的循环性能。

32、在本申请的一些实施方式中，所述催化剂包括氨水、三乙胺、氢氧化钠、氢氧化镁或氢氧化铵中的至少一种。由此，可以得到粒径分布均匀的聚倍半硅氧烷，可以提升二次电池的循环性能。

33、在本申请的一些实施方式中，所述有机硅氧烷单体包括：

34、

35、其中，r3包括甲基或乙基中的任意一种，r4包括甲基、乙基、苯基、乙烯基、烯丙基、十二烷基中的任意一种。由此，可以得到粒径分布均匀的聚倍半硅氧烷，可以提升二次电池的循环性能。

36、在本申请的一些实施方式中，所述有机硅氧烷单体包括甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或烯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。由此，可以得到粒径分布均匀的聚倍半硅氧烷，可以提升二次电池的循环性能。

37、本申请第三方面提供了一种电池，其包括本申请第一方面的所述的隔离膜或采用本申请第二方面所述的方法制备的隔离膜。由此，该电池具有优异的循环性能。

38、本申请第四方面提供了一种用电设备，其包括第三方面所述的电池。

39、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括聚倍半硅氧烷，所述聚倍半硅氧烷的dv90粒径为aμm，dv10粒径为bμm，dv50粒径为cμm，(a-b)/c≤3。

2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，0.4≤(a-b)/c≤1.5。

3.根据权利要求1或2所述的隔离膜，其特征在于，a＝0.5-5，可选地，a＝0.6-2.5。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的隔离膜，其特征在于，b＝0.05-1.5，可选地，b＝0.1-1.3。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的隔离膜，其特征在于，c＝0.1-3，可选地，c＝0.4-1.7。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述聚倍半硅氧烷的重均分子量为1万-10万，可选为3万-8万。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述聚倍半硅氧烷的密度为1g/cm3-1.3g/cm3，可选为1g/cm3-1.2g/cm3。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述聚倍半硅氧烷的结构式包括：

9.根据权利要求1-8中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述聚倍半硅氧烷包括以下结构式中的至少一种：

10.根据权利要求1-9中任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层包括所述聚倍半硅氧烷。

11.根据权利要求10所述的隔离膜，其特征在于，所述涂层的厚度为0.3μm-3μm，可选为0.5μm-2μm。

12.根据权利要求10或11所述的隔离膜，其特征在于，所述涂层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

13.根据权利要求12所述的隔离膜，其特征在于，所述聚倍半硅氧烷与所述粘结剂的质量比为(5-25)：1，可选为(8-20)：1。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的隔离膜，其特征在于，满足以下条件至少之一：

15.一种制备隔离膜的方法，其特征在于，包括：

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，包括：

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述聚倍半硅氧烷通过以下方法制备：

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述有机硅氧烷单体水解的温度为20℃-30℃。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为30℃-100℃，可选为40℃-80℃。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂包括氨水、三乙胺、氢氧化钠、氢氧化镁或氢氧化铵中的至少一种。

21.根据权利要求17-20中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机硅氧烷单体包括：

22.根据权利要求17-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机硅氧烷单体包括甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或烯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

23.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-14中任一项所述的隔离膜或采用权利要求15-22中任一项所述的方法制备的隔离膜。

24.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求23所述的电池。

技术总结本申请公开了一种隔离膜及其制备方法、电池和用电设备，所述隔离膜包括聚倍半硅氧烷，所述聚倍半硅氧烷的D<subgt;v</subgt;90粒径为aμm，D<subgt;v</subgt;10粒径为bμm，D<subgt;v</subgt;50粒径为cμm，(a‑b)/c≤3。含有本申请隔离膜的二次电池循环性能好。技术研发人员：李雷,郑义,王胜豪,赖润豪,孙成栋受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29