电池隔膜及其制备方法、二次电池及用电装置与流程

本技术涉及电池领域，具体涉及一种电池隔膜及其制备方法、二次电池及用电装置。

背景技术：

1、在二次电池(例如锂电池)的材料制备的过程中，正、负极材料在进行改性时，可能会掺杂引入金属杂质，金属杂质离子的还原电位比锂离子低，一定浓度的金属离子不仅会导致锂电池的可逆比容量下降，而且金属杂质离子在充放电过程中的析出还可能会导致电池发生内部短路、局部发热、循环寿命短、容量下降和自放电增大等不良情况发生。

技术实现思路

1、本技术的主要目的是提出一种电池隔膜及其制备方法、二次电池及用电装置，旨在提供一种可有效吸附重金属离子杂质的改性电池隔膜，从而提升电磁隔膜吸附重金属离子的能力，改善因金属离子杂质导致的电池可逆比容量下降及短路等安全隐患，进而提高电池的使用安全性及使用寿命。

2、第一方面，本技术提供了一种电池隔膜，所述电池隔膜包括基膜以及设于所述基膜表面的涂层，所述涂层的材料包括磁性重金属离子吸附剂，所述磁性重金属离子吸附剂的饱和吸附量为30～300mg/g。

3、本技术实施例的技术方案中，通过在电池隔膜的涂层中添加饱和吸附量为30～300mg/g的磁性重金属离子吸附剂来对电池隔膜进行改性，改性后的电池隔膜具有重金属吸附功能，能有效吸附重金属离子杂质，可有效改善因金属离子杂质导致的电池可逆比容量下降及短路等安全隐患；同时，改性后，由于电池隔膜表面磁场的存在，可加快li+通过电池隔膜的速度，并帮助li+均匀分布，缓解因li+局部浓度过大而引起“锂枝晶”的情况，从而改善因“锂枝晶”造成的电池短路等情况，有助于提高电池的使用安全性和使用寿命。

4、在一些实施例中，所述磁性重金属离子吸附剂呈颗粒状，所述磁性重金属离子吸附剂包括内芯和包裹于所述内芯外部的外壁，所述内芯的材料包括磁性材料，所述外壁的材料包括吸附材料。由所述磁性材料和所述吸附材料构成呈核壳结构的磁性重金属离子吸附剂，有利于提高所述磁性重金属离子吸附剂对重金属离子的吸附效果。

5、在一些实施例中，所述磁性材料包括四氧化三铁、三氧化二铁、铁镍钴系合金中的至少一种。选用上述磁性材料中的至少一种作为所述磁性重金属离子吸附剂的内芯材料，对提高所述磁性重金属离子吸附剂对重金属离子杂质的吸附效果更有利。

6、在一些实施例中，所述吸附材料包括壳聚糖、海藻酸盐、纤维素中的至少一种。选用上述材料中的至少一种作为所述磁性重金属离子吸附剂的外壁材料，对提高所述磁性重金属离子吸附剂对重金属离子杂质的吸附效果更有利。

7、在一些实施例中，所述外壁的厚度为0.01～1μm。通过设置所述外壁的厚度在0.01～1μm范围内，有利于保证所述磁性重金属离子吸附剂对重金属离子杂质的吸附效果。

8、在一些实施例中，所述磁性重金属离子吸附剂的粒径为0.1～10μm。通过设置所述磁性重金属离子吸附剂的粒径在0.1～10μm范围内，有利于保证其最终对重金属离子杂质的吸附效果，以及改善所述磁性重金属离子吸附剂在所述电池隔膜的涂层中的分散均匀性。

9、在一些实施例中，所述磁性重金属离子吸附剂用于吸附铜离子、铁离子中的至少一种。添加有所述磁性重金属离子吸附剂的电池隔膜所形成的涂层至少对铜离子和铁离子具有良好的吸附效果。

10、在一些实施例中，所述涂层的材料还包括粘结剂。通过所述粘结剂的添加，使所述涂层更好地与所述基膜相结合，不易剥落。

11、在一些实施例中，所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、丙烯酸、羧甲基纤维素中的至少一种。选用上述物质中的至少一种作为所述电池隔膜中的粘结剂，有利于保证由所述电池隔膜制成的涂层与电池隔膜之间的粘结强度。

12、在一些实施例中，所述磁性重金属离子吸附剂和粘结剂的质量比为1:1.5～4。通过控制所述磁性重金属离子吸附剂和粘结剂在此添加量范围内，有利于同时兼顾所述涂层对重金属离子的吸附效果以及其与基膜的粘结性。

13、在一些实施例中，所述涂层的材料还包括耐热材料。通过所述耐热材料的添加，可改善所述电池隔膜的耐热收缩性能。

14、在一些实施例中，所述耐热材料包括无机氧化物或高分子材料，所述无机氧化物包括勃姆石、氧化铝、硫酸钡、氧化镁、氢氧化镁、二氧化硅、二氧化锡、氧化钛、氧化钙、氧化锌、氧化锆、氧化钇、氧化镍、氧化铈、钛酸锆、钛酸钡、氟化镁中的至少一种，所述高分子材料包括聚偏氟乙烯、聚磺酰胺、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。选用上述无机氧化物中的至少一种或高分子材料中的至少一种作为所述电池隔膜中的耐热材料，对提升电池隔膜耐热性能的效果较好。

15、在一些实施例中，所述磁性重金属离子吸附剂和耐热材料的质量比为1:3～10。通过控制所述磁性重金属离子吸附剂耐热材料的添加比例满足上述比例范围内，有利于同时兼顾所述涂层对重金属离子的吸附效果及其耐热性能。

16、在一些实施例中，所述电池隔膜还包括分散剂。通过所述分散剂的添加，有助于调整所述涂层中固体物质的分散情况，有利于制备更均匀的涂层。

17、在一些实施例中，所述分散剂包括聚乙二醇、聚丙烯酸胺中的至少一种。选用上述物质中的至少一种作为所述涂层中的分散剂，对所述磁性重金属离子吸附剂、粘结剂和/或耐热材料等固体物质的分散效果好，有利于保证所述电池隔膜的中固体物料的分散均匀性。

18、在一些实施例中，所述分散剂的质量为所述涂层中总固体质量的0.4～1.5％。控制所述分散剂的添加量在此范围内，对改善固体物质在涂层中的分散性、以及改善涂层的固化成型性能等效果良好。

19、在一些实施例中，所述基膜的材料包括聚烯烃、聚醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯-丙烯共聚物、含c-f键的共聚物中的至少一种。选用上述物质中的至少一种作为制成所述基膜的材料，所得电池隔膜的综合性能较优。

20、第二方面，本技术提供了一种电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

21、将功能性浆料涂覆到基膜上；

22、将所述功能性浆料在所述基膜上固化形成涂层，制得电池隔膜。

23、本技术实施例的技术方案中，通过在基膜上涂覆所述功能性浆料，然后经过固化在所述基膜上形成涂层，所述涂层的材料包括磁性重金属离子吸附剂，所述磁性重金属离子吸附剂的饱和吸附量为30～300mg/g，从而得到改性后的电池隔膜，其不仅具有良好的重金属吸附功能，能有效吸附重金属离子杂质，可有效改善因金属离子杂质导致的电池可逆比容量下降及短路等安全隐患；而且，改性后，由于电池隔膜表面磁场的存在，可加快li+通过电池隔膜的速度，并帮助li+均匀分布，缓解因li+局部浓度过大而引起“锂枝晶”的情况，从而改善因“锂枝晶”造成的电池短路等情况，有助于提高电池的使用安全性和使用寿命。

24、在一些实施例中，所述功能性浆料的固含量为40～45％。通过控制所述功能性浆料的固含量在40～45％范围内，有利于所述功能性浆料中固体物质的充分分散，还有利于提高浆料的可涂布性和固化成型速率。

25、在一些实施例中，将所述功能性浆料在所述基膜上固化形成涂层的步骤包括：

26、将涂覆有所述功能性浆料的基膜置于40～45℃温度下干燥20～25s。

27、通过在40～45℃下干燥20～25s的方式使所述电池隔膜在所述基膜上固化成型为涂层，所形成的涂层表观质量好，与基膜结合性好，且固化速率快。

28、第三方面，本技术提供了一种二次电池，所述二次电池包括上述实施例中的电池隔膜或者上述实施例中制得的电池隔膜。

29、第四方面，本技术提供了一种用电装置，所述用电装置包括上述实施例中的二次电池。