基膜、其制备方法、复合集流体、极片和电化学装置与流程

本发明涉及电池集流体，尤其是涉及一种基膜、其制备方法、复合集流体、极片和电化学装置。

背景技术：

1、复合集流体是锂电池核心材料，采用“金属-高分子基材-金属”三明治结构，通过在pet、pp或pi薄膜双面镀铜/镀铝制成。其具备轻量化、防穿刺、低短路风险等优势，适配动力电池、储能电池高安全需求，可替代传统金属箔材。

2、复合集流体核心性能为界面结合力、基材机械强度、电解液稳定性，当前单一高分子基材均存在性能短板，膜界面结合力弱是规模化量产与长效应用的核心瓶颈。三大主流基材各有缺陷：pet产业化适配性、力学性能优异，但耐电解液腐蚀性差，长期循环易出现镀层剥离，造成电池内阻上升、容量衰减、寿命缩短；pi耐腐、耐温、界面稳定性极佳，但成本过高，无法量产普及；pp成本低、耐电解液，但表面极性弱、与金属相容性差，原生结合力极低，无法直接镀膜加工。

3、行业现有表面改性工艺仅为后置补救手段，治标不治本：电晕、等离子活化仅能短期提升表面活性，效果易衰减，成品仍有镀层脱落风险；丙烯酸底涂可增强粘结力，但量产一致性差，且涂层耐电解液性能不足，长期使用易溶胀失效，无法实现镀层长效附着。同时，现有基材及常规共混基材刚韧性不足，成品抗拉强度、断裂伸长率偏低。下游电芯涂布、辊压、分切工序中，易出现基材断裂、镀层开裂脱落问题，导致生产良率下降，电池短路风险升高。

4、目前行业技术均为后端改性补救，无法从高分子结晶源头解决基材选材矛盾。常规两相共混基膜结晶区间重叠，结晶无序、内应力大、锚固结构缺失，进一步放大镀层脱落、力学性能不足等问题。行业亟需开发差异化结晶调控的两相共混基膜技术，低成本实现高界面结合力、耐电解液、高力学性能的一体化兼顾。

5、有鉴于此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种基膜，以至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本发明的目的之二在于提供一种基膜的制备方法。

3、本发明的目的之三提供一种复合集流体。

4、本发明的目的之四在于提供一种极片。

5、本发明的目的之五在于提供一种电化学装置。

6、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

7、第一方面，本发明提供一种基膜，所述基膜至少包括第一表层和第二表层，所述第一表层和所述第二表层各自独立地至少包括构成分散相的聚合物和构成连续相的聚合物；

8、其中，所述构成连续相的聚合物至少部分包裹构成所述分散相的聚合物；所述构成分散相的聚合物的结晶终止温度低于所述构成连续相的聚合物的结晶起始温度；所述基膜的制备包括铸片处理，且在进行所述铸片处理过程中使所述构成分散相的聚合物至少部分先于所述构成连续相的聚合物进行结晶。

9、进一步的，所述第一表层和第二表层中，所述构成分散相的聚合物与所述构成连续相的聚合物的质量比各自独立地为1：（1-9）；和/或，

10、所述基膜的厚度为2μm-15μm。

11、进一步的，所述第一表层和第二表层中，所述构成连续相的聚合物的结晶起始温度与所述构成分散相的聚合物的结晶终止温度之差≥5℃，优选为≥20℃；和/或，

12、所述第一表层和第二表层中，所述构成分散相的聚合物的晶态粒径≤5μm，优选所述构成分散相的聚合物的晶态粒径≤500 nm。

13、进一步的，按100%质量百分比计，所述第一表层和第二表层中各自独立地包括10%-45%构成分散相的聚合物和50%-85%构成连续相的聚合物。

14、进一步的，所述构成分散相的聚合物与所述构成连续相的聚合物选自以下组合之一：

15、pet/pe、pen/pbt、pet/pbt、ptt/pbt、pps/pbt、pbt/pe、pet/pp、pp/pe、pa/pe、pbt/poe、pen/pp、pbt/pp、pps/pp、pla/pvc、pen/pe、pps/pe、pps/pbt、ptt/pbt、peek/pa12、peek/pvdf、pps/pa6或pps/氟塑料；和/或，

16、按100%质量百分比计，所述第一表层和所述第二表层还各自独立地包括1%-5%的增容剂；

17、可选地，所述增容剂包括马来酸酐接枝聚烯烃类，优选包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的至少一种。

18、第二方面，本发明提供一种基膜的制备方法，其特征在于，包括：

19、（a）将制备所述第一表层的构成分散相的聚合物与构成连续相的聚合物混匀后熔融，得到第一表层的熔体；

20、（b）将制备所述第二表层的构成分散相的聚合物与构成连续相的聚合物混匀后熔融，得到第二表层的熔体；

21、（c）将包括所述第一表层的熔体和所述第二表层的熔体共挤出后进行铸片处理和拉伸处理，得到所述基膜；

22、其中，在所述铸片处理中依次进行构成分散相的聚合物的结晶和构成连续相的聚合物的结晶，所述铸片处理包括：

23、（a）降温至构成分散相的聚合物的结晶温度区，使所述构成分散相的聚合物至少部分结晶；

24、（b）升温至构成连续相的聚合物的结晶温度区，使所述构成连续相的聚合物结晶；

25、（c）降温至构成分散相的聚合物的结晶温度区，使所述构成分散相的聚合物充分结晶。进一步的，所述制备方法满足如下条件中的一个或多个：

26、（1）步骤（a）中，降温速率为50℃/min-100℃/min，且在所述构成分散相的聚合物结晶温度区间内恒温停留30s-120s；

27、（2）步骤（b）中，升温速率为10℃/min-30℃/min，所述升温后在所述构成连续相的聚合物结晶温度区间内恒温保温60s-600s；

28、（3）步骤（c）中，所述降温的速率为5℃/min-30℃/min，所述降温后在所述构成分散相的聚合物结晶温度区间内恒温停留30s-120s。

29、第三方面，本发明提供一种复合集流体，所述复合集流体包括所述的基膜或所述的制备方法制备得到的基膜。

30、第四方面，本发明提供一种极片，所述极片包括所述的复合集流体。

31、第五方面，本发明提供一种电化学装置，所述电化学装置包括所述的极片。

32、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

33、本发明提供的基膜，其表层包含构成分散相的聚合物和构成连续相的聚合物，通过限定构成分散相的聚合物的结晶终止温度低于构成连续相的聚合物的结晶起始温度，使两相聚合物的结晶温度区间互不重叠，由此在材料层面构建了具有结晶温度梯度差异的两相共混体系。上述时序化分级结晶机制消除了传统共混体系因两相结晶温度区间重叠所导致的结晶竞争、晶粒粗化及内应力集中问题，使基膜内部形成晶粒排布均匀、缺陷密度低、内应力分布均匀的结晶结构，从而实现了基膜抗拉强度与断裂伸长率的协同提升。

34、本发明中两相聚合物的熔融共混物在降温形成铸片的过程中使结晶终止温度较低的分散相优先结晶形成均匀弥散的微晶结构，结晶起始温度较高的连续相随后结晶形成完整的连续刚性骨架，这种结晶顺序能够使分散相微晶均匀嵌埋于连续相基体中，形成以连续相为基体、分散相为分散域的海-岛型互穿网络结构，并使基膜表层自发形成均匀的凹凸结晶形貌，与金属镀层间形成有效的机械互锁结构，大幅提高金属镀层与基膜间的界面结合强度。此外，这种顺序的分级结晶形成的致密晶界更能有效阻碍电解液分子在基膜内部的扩散路径，使基膜在电解液浸泡条件下保持长时效的结构完整和力学性能稳定。