本申請涉及電池，具體而言，涉及一種隔離膜及其制備方法、電池及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池在使用的過程中，極端的外部高溫或是內(nèi)部短路等因素可能導(dǎo)致電池內(nèi)部迅速的溫度升高，極易引發(fā)sei膜的分解與電解液的鏈?zhǔn)椒纸獾龋@會(huì)進(jìn)一步積累熱量從而引起熱失控，熱失控后電池可能會(huì)起火，甚至爆炸，嚴(yán)重威脅電池使用安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本申請?zhí)峁┮环N隔離膜及其制備方法、電池及用電裝置，其能夠延緩電池?zé)崾Э氐絹淼臅r(shí)間，提高電池的安全性。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N隔離膜，其包括基膜，基膜的材質(zhì)包括第一聚合物和第二聚合物，第一聚合物和第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，第二聚合物為體型結(jié)構(gòu)，第二聚合物具有支鏈，支鏈包括磷酸酯基和/或亞磷酸酯基。

3、本申請實(shí)施例的技術(shù)方案中，本申請的隔離膜在電池正常運(yùn)行時(shí)，互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠起到增強(qiáng)隔離膜機(jī)械性能的作用，使得隔離膜具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，且采用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物材料制成的隔離膜不會(huì)溶解于電解液中，從而不會(huì)影響到制得的電池的電化學(xué)性能。當(dāng)電池內(nèi)部溫度迅速升高到80℃～100℃時(shí)，第二聚合物的支鏈斷裂，生成磷酸酯自由基和/或亞磷酸酯自由基，磷酸酯自由基和/或亞磷酸酯自由基能夠中和掉電解液鏈?zhǔn)椒纸猱a(chǎn)生的氫/氫氧自由基，延緩電池?zé)崾Э氐絹淼臅r(shí)間，提高制得的電池的安全性。

4、在一些實(shí)施例中，第二聚合物包括阻燃單體和交聯(lián)單體經(jīng)交聯(lián)得到，阻燃單體包括至少一個(gè)磷酸酯基和/或亞磷酸酯基和至少一個(gè)不飽和雙鍵，交聯(lián)單體包括至少兩個(gè)不飽和雙鍵。阻燃單體和交聯(lián)單體能夠通過各自的不飽和雙鍵聚合形成體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物。

5、在一些實(shí)施例中，交聯(lián)單體和阻燃單體的摩爾比為0.5～3:1?？蛇x地，交聯(lián)單體和阻燃單體的摩爾比為1～2:1。當(dāng)交聯(lián)單體和阻燃單體的摩爾比為0.5～3:1時(shí)，有利于形成體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物，且第二聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，使得隔離膜具有較好的柔軟性。

6、在一些實(shí)施例中，阻燃單體包括或者中的至少一種。其中r1、r2、r3、r4、r5和r6各自獨(dú)立的選自c1～10烷基、c3～6環(huán)烷基、芳基或者雜芳基?？蛇x地，r1、r2、r3、r4、r5和r6各自獨(dú)立的選自c1～3烷基。上述阻燃單體包括至少一個(gè)磷酸酯基和/或亞磷酸酯基和至少一個(gè)不飽和雙鍵，其能夠和交聯(lián)單體通過各自的不飽和雙鍵聚合形成體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物。

7、在一些實(shí)施例中，交聯(lián)單體包括和/或其中，n為1～10，r7選自h、c1～10烷基、c3～6環(huán)烷基、芳基或者雜芳基?？蛇x地，n為1～3，r7選自h或者c1～3烷基。上述交聯(lián)單體包括至少兩個(gè)不飽和雙鍵，其能夠和阻燃單體通過各自的不飽和雙鍵聚合形成體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物。

8、在一些實(shí)施例中，第一聚合物為線型結(jié)構(gòu)，第一聚合物的數(shù)均分子量為10萬～100萬。線型結(jié)構(gòu)的第一聚合物能夠和體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)線型結(jié)構(gòu)的第一聚合物的數(shù)均分子量為10萬～100萬時(shí)，隔離膜具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。

9、在一些實(shí)施例中，第一聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚酰胺、氨綸、芳綸或者纖維素中的至少一種。上述線型結(jié)構(gòu)的第一聚合物能夠和體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得隔離膜具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，且采用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物材料制成的隔離膜不會(huì)溶解于電解液中，從而不會(huì)影響到制得的電池的電化學(xué)性能。

10、在一些實(shí)施例中，第一聚合物為體型結(jié)構(gòu)，第一聚合物包括輻照交聯(lián)聚乙烯、輻照交聯(lián)聚丙烯、輻照交聯(lián)聚偏二氟乙烯或者輻照交聯(lián)聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一種。上述體型結(jié)構(gòu)的第一聚合物能夠和體型結(jié)構(gòu)的第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得隔離膜具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，且采用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物材料制成的隔離膜不會(huì)溶解于電解液中，從而不會(huì)影響到制得的電池的電化學(xué)性能。

11、在一些實(shí)施例中，第一聚合物和第二聚合物的質(zhì)量比為1:1～30。可選地，第一聚合物和第二聚合物的質(zhì)量比為1:5～25。當(dāng)?shù)谝痪酆衔锖偷诙酆衔锏馁|(zhì)量比為1:1～30時(shí)，聚合物材料具有較好的阻燃性能，從而進(jìn)一步延緩電池?zé)崾Э氐絹淼臅r(shí)間，并且第二聚合物能夠充分溶脹第一聚合物，提高隔離膜的機(jī)械性能。

12、在一些實(shí)施例中，隔離膜還包括設(shè)置在基膜至少一側(cè)的無機(jī)涂層。采用聚合物材料的基膜具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，無機(jī)涂層能夠進(jìn)一步提高隔離膜的其他性能。

13、在一些實(shí)施例中，無機(jī)涂層的材質(zhì)包括陶瓷材料。采用陶瓷材料制成的無機(jī)涂層能夠進(jìn)一步提高隔離膜的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，并提升隔離膜的耐穿刺性能。

14、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N上述實(shí)施例中的隔離膜的制備方法，其包括：使阻燃單體、交聯(lián)單體和第一聚合物混合，進(jìn)行光引發(fā)聚合制得基膜。其中，基膜用作隔離膜，或者基膜進(jìn)行后處理后用作隔離膜。基膜的材質(zhì)包括第一聚合物和第二聚合物，第一聚合物和第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，第二聚合物包括阻燃單體和交聯(lián)單體經(jīng)交聯(lián)得到，第二聚合物為體型結(jié)構(gòu)，第二聚合物具有支鏈，支鏈包括磷酸酯基和/或亞磷酸酯基。

15、本申請實(shí)施例的技術(shù)方案中，本申請的隔離膜的制備方法簡便，且在包括第一聚合物的體系中進(jìn)行第二聚合物的聚合反應(yīng)，第一聚合物提供交聯(lián)點(diǎn)，第二聚合物聚合交聯(lián)后和第一聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

16、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電池，其包括上述實(shí)施例中的隔離膜或者根據(jù)上述實(shí)施例中的制備方法制得的隔離膜。

17、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用電裝置，其包括上述實(shí)施例中的電池，電池用于提供電能。

18、上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

1.一種隔離膜，其特征在于，所述隔離膜包括基膜，所述基膜的材質(zhì)包括第一聚合物和第二聚合物，所述第一聚合物和所述第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，所述第二聚合物為體型結(jié)構(gòu)，所述第二聚合物具有支鏈，所述支鏈包括磷酸酯基和/或亞磷酸酯基。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離膜，其特征在于，所述第二聚合物包括阻燃單體和交聯(lián)單體經(jīng)交聯(lián)得到，所述阻燃單體包括至少一個(gè)所述磷酸酯基和/或亞磷酸酯基和至少一個(gè)不飽和雙鍵，所述交聯(lián)單體包括至少兩個(gè)不飽和雙鍵。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔離膜，其特征在于，所述交聯(lián)單體和所述阻燃單體的摩爾比為0.5～3:1；

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的隔離膜，其特征在于，所述阻燃單體包括或者中的至少一種；

5.根據(jù)權(quán)利要求2～4任一項(xiàng)所述的隔離膜，其特征在于，所述交聯(lián)單體包括和/或

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的隔離膜，其特征在于，所述第一聚合物為線型結(jié)構(gòu)，所述第一聚合物的數(shù)均分子量為10萬～100萬。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔離膜，其特征在于，所述第一聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚酰胺、氨綸、芳綸或者纖維素中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的隔離膜，其特征在于，所述第一聚合物為體型結(jié)構(gòu)，所述第一聚合物包括輻照交聯(lián)聚乙烯、輻照交聯(lián)聚丙烯、輻照交聯(lián)聚偏二氟乙烯或者輻照交聯(lián)聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的隔離膜，其特征在于，所述第一聚合物和所述第二聚合物的質(zhì)量比為1:1～30；

10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的隔離膜，其特征在于，所述隔離膜還包括設(shè)置在所述基膜至少一側(cè)的無機(jī)涂層。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔離膜，其特征在于，所述無機(jī)涂層的材質(zhì)包括陶瓷材料。

12.一種隔離膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：使阻燃單體、交聯(lián)單體和第一聚合物混合，進(jìn)行光引發(fā)聚合制得基膜；

13.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求1～11任一項(xiàng)所述的隔離膜或者根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法制得的隔離膜。

14.一種用電裝置，其特征在于，所述用電裝置包括權(quán)利要求13所述的電池，所述電池用于提供電能。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N隔離膜及其制備方法、電池及用電裝置，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。隔離膜包括基膜，基膜的材質(zhì)包括第一聚合物和第二聚合物，第一聚合物和第二聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，第二聚合物為體型結(jié)構(gòu)，第二聚合物具有支鏈，支鏈包括磷酸酯基和/或亞磷酸酯基。互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠起到增強(qiáng)隔離膜機(jī)械性能的作用，使得隔離膜具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。當(dāng)電池內(nèi)部溫度迅速升高到80℃～100℃時(shí)，第二聚合物的支鏈斷裂，生成磷酸酯自由基和/或亞磷酸酯自由基，從而中和掉電解液鏈?zhǔn)椒纸猱a(chǎn)生的氫/氫氧自由基，延緩電池?zé)崾Э氐絹淼臅r(shí)間，提高制得的電池的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：徐飄雪,王少飛,魏奕民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9