本技術(shù)屬于電池，具體涉及一種隔離膜、其制備方法及其相關(guān)的二次電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，二次電池被廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領(lǐng)域。隨著二次電池的應(yīng)用及推廣，其安全問題，特別是熱安全問題受到越來越多的關(guān)注。隔離膜是影響二次電池安全性能的主要部件之一，如何提供耐熱性優(yōu)良且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的隔離膜，仍是本領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)所在。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種隔離膜、其制備方法及其相關(guān)的二次電池和用電裝置，該隔離膜具有耐熱性優(yōu)良且粘度強度高的特點，從而使得使用該隔離膜的二次電池可兼顧高能量密度、高熱安全性能和長使用壽命。

2、本技術(shù)第一方面提供一種隔離膜，包括多孔基材和設(shè)置在所述多孔基材的至少一個表面上的涂層，其中，所述涂層包括納米纖維素，所述多孔基材的表面張力為δ1mn/m，所述涂層的表面張力為δ2mn/m，并且所述隔離膜滿足δ1≥23和25≤δ2≤50。

3、多孔基材的表面張力在合適的范圍內(nèi)時，涂層漿料涂布時不易漏涂，多孔基材覆蓋面積更大，從而隔離膜能具有更優(yōu)異的耐熱性，二次電池能具有更好的安全性能；同時還有利于多孔基材與涂層之間的粘結(jié)強度保持在較高范圍內(nèi)，極大地降低涂層脫落的風(fēng)險。

4、涂層的表面張力在合適的范圍內(nèi)時，有利于多孔基材與涂層之間的粘結(jié)強度保持在較高范圍內(nèi)，極大地降低涂層脫落的風(fēng)險；同時還有利于電解液浸潤隔離膜，提升隔離膜的離子傳輸特性，提升二次電池的容量發(fā)揮特性。

5、在本技術(shù)的任意實施方式中，23≤δ1≤45，可選地，25≤δ1≤45。多孔基材的表面張力在合適的范圍內(nèi)時，涂層漿料涂布時不易漏涂，多孔基材覆蓋面積更大，從而隔離膜能具有更優(yōu)異的耐熱性，二次電池能具有更好的安全性能；同時還有利于多孔基材與涂層之間的粘結(jié)強度保持在較高范圍內(nèi)。

6、在本技術(shù)的任意實施方式中，30≤δ2≤45，可選地，30≤δ2≤43。涂層的表面張力在合適的范圍內(nèi)時，有利于多孔基材與涂層之間的粘結(jié)強度保持在較高范圍內(nèi)；同時還有利于電解液浸潤隔離膜，提升隔離膜的離子傳輸特性，提升二次電池的容量發(fā)揮特性。

7、在本技術(shù)的任意實施方式中，0.68≤δ1/δ2≤1.8，可選地，0.7≤δ1/δ2≤1.2。由此，隔離膜可以更好地兼顧耐熱性優(yōu)良、粘度強度高且離子傳輸特性好的特點，從而使得使用該隔離膜的二次電池可更好地兼顧高能量密度、高熱安全性能和長使用壽命。

8、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述納米纖維素包括未改性納米纖維素和改性納米纖維素中的至少一種，可選為改性納米纖維素。

9、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述改性納米纖維素包括改性基團，且所述改性基團包括胺基、羧酸基、醛基、磺酸基、硼酸基和磷酸基中的至少一種，可選地包括磺酸基、硼酸基和磷酸基中的至少一種。當(dāng)納米纖維素具有上述特定的改性基團時，一方面能夠有效提高隔離膜的耐熱性，提升二次電池的熱安全性能，另一方面還有利于多孔基材與涂層之間的粘結(jié)強度保持在較高范圍內(nèi)。

10、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述改性納米纖維素包括羥基和改性基團，且所述改性基團與所述羥基的摩爾比為1:4至4:1，可選為2:3至7:3。當(dāng)改性基團與羥基的摩爾比在合適的范圍內(nèi)時，能夠進一步提升隔離膜的耐熱性和離子傳輸特性，還能夠使隔離膜兼顧高粘結(jié)強度。

11、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述納米纖維素的平均直徑為≤40nm，可選為10nm至35nm。當(dāng)納米纖維素的平均直徑在合適的范圍內(nèi)時，能夠進一步提高隔離膜的耐熱性，降低隔離膜的熱收縮率。

12、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述納米纖維素的平均長度為100nm至600nm，可選為200nm至500nm。當(dāng)納米纖維素的平均長度在合適的范圍內(nèi)時，能夠進一步提高隔離膜的耐熱性和離子傳輸特性。

13、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述納米纖維素的長徑比為5至60，可選為15至30。當(dāng)納米纖維素的長徑比在合適的范圍內(nèi)時，能夠進一步提高隔離膜的離子傳輸特性。

14、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層中的所述納米纖維素的含量為≥8wt％，可選為10wt％至25wt％，基于所述涂層的總重量計。

15、納米纖維素的含量在合適的范圍內(nèi)時，能夠保證涂層漿料具有合適的粘度，更有利于涂布，還能使涂層與多孔基材之間保持高粘結(jié)強度，提高隔離膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；此外，還有利于納米纖維素與其他組分(例如填料等)搭建形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而能夠進一步提升隔離膜的性能。

16、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層還包括填料，所述填料包括選自無機顆粒和有機顆粒中的至少一種。

17、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層中的所述填料的含量為≥60wt％，可選為65wt％至90wt％，基于所述涂層的總重量計。

18、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述填料包括一次顆粒、二次顆粒或其組合，可選地，所述填料至少包括二次顆粒。

19、二次顆粒形貌的填料的粒徑較小、比表面積較大，且與納米纖維素的親和性更好，同時納米纖維素還可以搭接在構(gòu)成所述二次顆粒形貌的填料的一次顆粒之間的空隙中，使納米纖維素和二次顆粒形貌的填料搭接形成一體化效果，由此涂層可以具有更穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而能夠進一步提升隔離膜的性能。

20、一次顆粒形貌的填料的粒徑較大、強度較高，由此能夠在涂層中更好地發(fā)揮骨架支撐作用，降低粘結(jié)劑用量，降低隔離膜的熱收縮并提升隔離膜的耐熱性；并且還有助于在用量較少時使涂層具有更多的孔道結(jié)構(gòu)和更少的水分含量，進而能夠進一步提升隔離膜的離子傳輸特性以及對電解液的浸潤特性。

21、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述一次顆粒形貌的填料的平均粒徑dv50為100nm至800nm，可選為200nm至400nm。

22、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述二次顆粒形貌的填料的平均粒徑dv50為≤200nm，可選為50nm至200nm。

23、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述填料包括一次顆粒形貌的無機顆粒、二次顆粒形貌的無機顆?；蚱浣M合，可選地，所述填料至少包括二次顆粒形貌的無機顆粒。

24、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述一次顆粒形貌的無機顆粒的晶型包括α晶型和γ晶型中的至少一種，可選地包括α晶型。

25、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述二次顆粒形貌的無機顆粒的晶型包括α晶型、θ晶型、γ晶型和η晶型中的至少兩種，可選地包括α晶型、θ晶型和γ晶型中的至少兩種。

26、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層還包括非顆粒狀的粘結(jié)劑，可選地，所述非顆粒狀的粘結(jié)劑包括水溶液型粘結(jié)劑。由此有利于涂層漿料的制備和涂布。

27、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層中的所述非顆粒狀的粘結(jié)劑的含量為＜1wt％，基于所述涂層的總重量計。本技術(shù)提供的隔離膜能夠在減少粘結(jié)劑用量的前提下使隔離膜還能保持高粘結(jié)強度和良好的離子傳輸特性。

28、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層不包含潤濕劑，由此可以避免涂層漿料涂布和干燥過程中出現(xiàn)多孔基材堵孔問題。

29、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述多孔基材的厚度為≤6μm，可選為3μm至5μm。由此有助于提升二次電池的能量密度。

30、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層的面密度為0.6g/m2至1.5g/m2，可選為0.8g/m2至1.1g/m2。由此能夠得到耐熱性和離子傳輸特性更好的隔離膜。

31、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層的厚度為≤1.5μm，可選為0.5μm至0.8μm。由此有助于提升二次電池的能量密度。

32、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜還包括粘接層，所述粘接層設(shè)置在所述涂層的至少一部分表面上，所述粘接層包括顆粒狀的粘結(jié)劑，可選地，所述顆粒狀的粘結(jié)劑包括丙烯酸酯類單體均聚物或共聚物、丙烯酸類單體均聚物或共聚物、含氟烯烴單體均聚物或共聚物中的至少一種。粘接層不僅能夠防止涂層脫落，提高二次電池的安全性能，而且能夠改善隔離膜與電極的界面，提升二次電池的循環(huán)性能。

33、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層與所述多孔基材之間的粘結(jié)強度為16n/m至40n/m，可選為20n/m至35n/m。

34、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜在150℃、1h下的縱向熱收縮率為≤5％，可選為0.5％至3％。

35、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜在150℃、1h下的橫向熱收縮率為≤5％，可選為0.5％至3％。

36、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜的縱向拉伸強度為≥2000kg/cm2，可選為2500kg/cm2至4500kg/cm2。

37、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜的橫向拉伸強度為≥2000kg/cm2，可選為2500kg/cm2至4500kg/cm2。

38、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜的潤濕長度為≥30mm，可選為30mm至80mm。

39、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜的潤濕速度為≥3mm/s，可選為3mm/s至10mm/s。

40、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述隔離膜的透氣度為≤300s/100ml，可選為100s/100ml至230s/100ml。

41、當(dāng)隔離膜的性能滿足上述條件中的一個或幾個時，有利于提升二次電池的能量密度、熱安全性能、容量發(fā)揮特性和使用壽命中的至少一者。

42、本技術(shù)第二方面提供一種制備本技術(shù)第一方面的隔離膜的方法，包括以下步驟：s1，提供多孔基材；s2，提供包含納米纖維素的涂層漿料；s3，將所述涂層漿料涂布于所述多孔基材的至少一個表面上，形成膜層并干燥，獲得隔離膜，其中，所述隔離膜包括多孔基材和設(shè)置在所述多孔基材的至少一個表面上的涂層，所述多孔基材的表面張力為δ1mn/m，所述涂層的表面張力為δ2mn/m，并且所述隔離膜滿足δ1≥23和25≤δ2≤50。

43、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層漿料還包括填料。

44、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述涂層漿料的表面張力為18mn/m至52mn/m。

45、在本技術(shù)的任意實施方式中，所述方法還包括以下步驟：s4，二次涂布：將包含顆粒狀的粘結(jié)劑的漿料涂布在所述涂層的至少一部分表面上，干燥后形成粘接層。

46、本技術(shù)的隔離膜的制備方法通過一次涂布制得涂層，大大簡化了隔離膜的生產(chǎn)工藝流程。

47、本技術(shù)第三方面提供一種二次電池，包括本技術(shù)第一方面的隔離膜或通過本技術(shù)第二方面的方法制備的隔離膜。

48、本技術(shù)第四方面提供一種用電裝置，包括本技術(shù)第三方面的二次電池。

49、本技術(shù)提供的隔離膜具有耐熱性優(yōu)良且粘度強度高的特點，從而使得使用該隔離膜的二次電池可兼顧高能量密度、高熱安全性能和長使用壽命。本技術(shù)的用電裝置包括本技術(shù)提供的二次電池，因而至少具有與所述二次電池相同的優(yōu)勢。