复合隔膜及其制备方法和钠离子电池与流程

本申请涉及钠离子电池，具体而言，涉及一种复合隔膜及其制备方法和钠离子电池

背景技术：

1、钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉，成为锂离子电池的重要替代品。隔膜作为电池的关键组件，需要具备良好的离子导通性、电子绝缘性、机械强度和热稳定性。目前商业化的隔膜主要以聚烯烃（pp/pe）为主，但其存在电解液浸润性差、热稳定性不足以及热压后易开口等问题。

2、特别是对于钠离子电池，其工作电压较高（常高于4.0v），正极氧化性更强，要求隔膜具备更优异的抗氧化性能。pp（聚丙烯）因其分子结构规整，结晶度高，抗氧化性优于pe，其破膜温度更高，能更好地抵抗高温下的短路风险，其机械强度、耐穿刺性和抗拉伸强度都优于pe，生产工艺中更不易变形和损坏，对电解液的化学稳定性更好，提高了电池的良率和长期可靠性，但与电解液的浸润性较差。pe（聚乙烯）闭孔温度低，热失控时可获得瞬间热关闭能力，浸润性较好，但热稳定性较差（熔点约135°c）。pp/pe/pp三层复合隔膜可以兼顾pp的抗氧化性、高熔点和pe的热关闭特性，但依然存在回弹应力大、热压后易开口的问题。

3、为改善隔膜性能，常采用陶瓷涂层（如al2o3、勃姆石）或聚合物涂层（如pvdf）进行表面处理。陶瓷涂层具有成本较高并且能量密度较低的问题；聚合物涂层pvdf（聚偏氟乙烯）具有优异的电化学稳定性和粘结性，但pvdf胶层在热压后模量不足，难以抵抗pp基膜的回弹应力，导致电芯界面接触不良，循环寿命下降。

4、有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种复合隔膜及其制备方法和钠离子电池，以解决现有技术中的隔膜电解液浸润性差、热稳定性不足以及热压后易开口的问题。

2、为了实现上述目的，根据本申请的第一个方面，提供了一种复合隔膜，该复合隔膜包括基膜，基膜一侧的表面涂布有胶层，胶层的材料包括pvdf和pmma，且两者的质量比为（90~60）:（10~40）。

3、进一步地，基膜包括依次层叠设置的第一pp层、pe层和第二pp层，基膜的总厚度为12μm~20μm，pe层的厚度占基膜总厚度的30%~40%。

4、进一步地，基膜的孔隙率为40%~50%。

5、进一步地，胶层的厚度为3μm~5μm。

6、为了实现上述目的，根据本申请的第二个方面，提供了一种复合隔膜的制备方法，其包括：

7、步骤s1，将pvdf和pmma分散在有机溶剂中，形成胶液；其中，pvdf和pmma的质量比为（90~60）：（10~40）；

8、步骤s2，提供基膜，将胶液涂布于基膜一侧的表面，干燥脱除有机溶剂，得到胶层附着于基膜一侧的表面的复合隔膜。

9、进一步地，步骤s1中，胶液的固含量为10%~20%。

10、进一步地，有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

11、进一步地，步骤s2，采用喷涂的方式将胶液涂布于基膜一侧的表面。

12、进一步地，干燥的温度为30~120℃。

13、进一步地，步骤s2中基膜的制备方法包括：

14、步骤a1，将第一pp母粒、pe母粒、第二pp母粒通过共挤出与流延成膜形成三层复合膜；其中，三层复合膜中，第一pp层、pe层和第二pp层依次层叠设置；

15、步骤a2，将三层复合膜进行同步双向拉伸定型，得到基膜。

16、进一步地，步骤a2，双向拉伸定型包括：依次进行的纵向拉伸、横向拉伸和热定型；其中：纵向拉伸的预热温度为125~135℃，纵向拉伸的温度为125~140℃，纵向拉伸的倍数为4~5倍；横向拉伸的预热温度为125~135℃，横向拉伸的温度为125~145℃，横向拉伸的倍数为4~5倍；热定型的温度为150~160℃，热定型的松弛率2%~5%。

17、根据本申请的第三个方面，提供了一种钠离子电池，该钠离子电池包括隔膜，隔膜为本申请的第一个方面提供的复合隔膜或本申请的第二个方面提供的制备方法得到的复合隔膜。

18、进一步地，钠离子电池还包括正极极片和负极极片，正极极片包括正极活性材料。

19、更进一步地，正极活性材料为na0.98ni0.33fe0.33mn0.33o2。

20、进一步地，负极极片包括负极活性材料。

21、更进一步地，负极活性材料为硬碳。

22、本申请提供的一种复合隔膜，复合隔膜包括基膜以及在基膜一侧涂布的胶层，胶层材料包括pvdf和pmma，并且pvdf和pmma的质量比为（90~60）：（10~40）。利用胶层中pvdf和pmma相互协同，形成具有较高模量的网络结构，不仅能够使胶层与基膜紧密粘结，增强复合隔膜的结构稳定性和机械强度，提高热稳定性，而且能够改善复合隔膜与电解液的浸润性，降低接触角，提高复合隔膜对电解液的吸液率，提高离子传输效率。

23、此外，本申请提供的复合隔膜还利用胶层中pvdf和pmma形成的高模量网络结构在热压过程中能够有效抑制基膜的回弹应力，保证电芯界面的紧密接触，防止热压开口，进而延长电池的循环寿命。

24、因此，通过调控pvdf和pmma在胶层中的质量比，能够平衡复合隔膜的热稳定性、电解液浸润性和机械强度，使得本申请的复合隔膜适用于需要长循环寿命的钠离子电池，且成本低廉，有利于钠离子电池的工业化生产。

1.一种复合隔膜，其特征在于，所述复合隔膜包括基膜，所述基膜一侧的表面涂布有胶层，所述胶层的材料包括pvdf和pmma，且两者的质量比为（90~60）:（10~40）。

2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述基膜包括依次层叠设置的第一pp层、pe层和第二pp层，所述基膜的总厚度为12μm~20μm，所述pe层的厚度占所述基膜总厚度的30%~40%；

3.根据权利要求1或2所述的复合隔膜，其特征在于，所述胶层的厚度为3μm~5μm。

4.一种复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1，所述胶液的固含量为10%~20%；

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2，采用喷涂的方式将所述胶液涂布于所述基膜一侧的表面；

7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2，所述基膜的制备方法包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a2，所述双向拉伸定型包括：依次进行的纵向拉伸、横向拉伸和热定型；其中：所述纵向拉伸的预热温度为125~135℃，所述纵向拉伸的温度为125~140℃，所述纵向拉伸的倍数为4~5倍；所述横向拉伸的预热温度为125~135℃，所述横向拉伸的温度为125~145℃，所述横向拉伸的倍数为4~5倍；所述热定型的温度为150~160℃，所述热定型的松弛率2%~5%。

9.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括隔膜，所述隔膜为权利要求1至3中任一项所述的复合隔膜或根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法得到的复合隔膜。

10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池还包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极活性材料，优选所述正极活性材料为na0.98ni0.33fe0.33mn0.33o2；所述负极极片包括负极活性材料，优选所述负极活性材料为硬碳。