隔膜及包含其的电芯、电化学装置和电子设备的制作方法

本申请涉及电化学储能，尤其是涉及隔膜及包含其的电芯、电化学装置和电子设备。

背景技术：

1、锂电池因具有能量密度高、倍率性能好、自放电率低、绿色环保等诸多优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车及储能系统中。随着高能量密度的锂电池越来越多地被开发和应用于大容量应用中，其安全问题的重要性愈加凸显。其中，电池热失控成为了不可忽视的安全因素，而内部短路则被认为是锂电池热失控的主要原因。内部短路后，由于电池内部温度突然升高，进而引发许多放热反应，如阳极/阴极界面有机电解质的还原/氧化分解，以及阴极材料的热分解；这些反应产生大量热量和易燃气体产物，导致内部压力和温度在很短的时间内急剧上升，最终导致热失控，进一步导致了电池破裂、火灾甚至爆炸等安全事故。

2、通常情况下，这种内部短路是由电极活性颗粒的脱落或隔膜的断裂引起的，特别是当锂电池受到机械或热冲击时（例如振动、碰撞和过热等）。因此，提供一种兼具电解液浸润性与循环稳定性的协同优化隔膜，进而提高锂电池在大规模储能应用中的本质安全性，对于有效解决目前存在的锂电池因热失控导致的安全问题具有重要的意义。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种隔膜及包含其的电芯、电化学装置和电子设备，旨在解决目前存在的锂电池因热失控导致的安全问题。

2、本申请的第一方面，提出了一种隔膜，包括基膜和设置于所述基膜至少一侧的复合涂层，所述复合涂层包括无机涂层和第一有机涂层，所述第一有机涂层设置于所述无机涂层远离所述基膜的一侧表面；所述第一有机涂层包括第一有机物颗粒和第二有机物颗粒，所述第一有机物颗粒的中值粒径dv50大于所述第二有机物颗粒的中值粒径dv50；所述无机涂层包括无机物颗粒；所述第一有机涂层中，第一有机物颗粒和第一有机物颗粒之间的距离a的数值、第一有机物颗粒和第二有机物颗粒之间的距离b的数值、以及所述隔膜的压缩性d的数值满足关系式：

3、；

4、其中，a的单位为μm，b的单位为μm。

5、在一些实施方式中，所述无机涂层的面密度α的数值、厚度β的数值满足关系式：0.1<α/β≤5，其中，α的单位为g/m2，β的单位为μm。

6、在一些实施方式中，所述复合涂层设置于所述基膜的一侧。

7、在一些实施方式中，所述隔膜还包括第二有机涂层，所述第二有机涂层设置于所述基膜远离所述复合涂层的一侧表面。

8、在一些实施方式中，所述第一有机物颗粒和第一有机物颗粒之间的距离a满足：0≤a＜50μm，且a=0的占比＜50%。

9、在一些实施方式中，所述第一有机物颗粒和第二有机物颗粒之间的距离b满足：0≤b＜25μm，且b=0的占比＜70%。

10、在一些实施方式中，所述第二有机物颗粒和第二有机物颗粒之间的距离c满足：0≤c＜10μm，且c=0的占比＜90%。

11、在一些实施方式中，所述第一有机物颗粒的中值粒径dv50为3.8~11.0μm，粒度分布宽度为0.98~5.88。

12、在一些实施方式中，所述第二有机物颗粒的中值粒径dv50为0.3~0.8μm，粒度分布宽度为1.56~4.17。

13、在一些实施方式中，所述无机物颗粒的中值粒径dv50为0.3~0.7μm，粒度分布宽度为2.8~6.5，比表面积为 8~16m2/g。

14、在一些实施方式中，所述的隔膜包括如下至少一种：

15、(a1)所述第一有机物颗粒选自聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯基树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氨酯、聚苯醚、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、或丙烯酸酯共聚物中的至少一种；

16、(a2)所述第二有机物颗粒选自聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯基树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氨酯、聚苯醚、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、或丙烯酸酯共聚物中的至少一种；

17、(a3)所述无机物颗粒选自氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、二氧化硅、氢氧化硅、硫酸钡、氧化锆、氧化钙、二氧化钛、二氧化铈、或磷灰石中的至少一种；

18、(a4)所述第一有机涂层的厚度d1范围为2.0~6.5μm；

19、(a5)所述无机涂层的厚度β范围为0.2~2.5μm；

20、(a6)所述隔膜的压缩性d满足：0＜d＜100%。

21、在一些实施方式中，所述复合涂层设置于所述基膜的一侧，所述隔膜还包括第二有机涂层，所述第二有机涂层设置于所述基膜远离所述复合涂层的一侧表面，所述第二有机涂层包括第三有机物颗粒。

22、在一些实施方式中，所述的隔膜包括如下至少一种：

23、(b1)所述第二有机涂层的厚度d2范围为0.3~1.0μm；

24、(b2)所述第三有机物颗粒和第三有机物颗粒之间的距离f满足：0≤f＜10μm，且f=0的占比＜100%；

25、(b3)所述第三有机物颗粒选自聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯基树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氨酯、聚苯醚、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、或丙烯酸酯共聚物中的至少一种；

26、(b4)所述第三有机物颗粒的中值粒径dv50为0.3~0.8μm，粒度分布宽度为1.56~4.17。

27、本申请的第二方面，还提出了一种电芯，包括正极片、负极片、以及设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述隔膜为上述的隔膜。

28、本申请的第三方面，还提出了一种电化学装置，包括上述的电芯。

29、本申请的第四方面，还提出了一种电子设备，包含上述的电化学装置。

30、本申请至少具有以下有益效果：本申请提供的隔膜，在基膜上设置了复合涂层，复合涂层包括无机涂层和有机涂层，并将复合涂层中的有机涂层设置为大颗粒（第一有机物颗粒）、小颗粒（第二有机物颗粒）混合。有机涂层中，大颗粒与小颗粒的混合形成了梯度孔隙结构——大颗粒间形成宏观孔隙，小颗粒填充微观间隙。在电池组装（如卷绕或叠片）及后续充放电过程中的体积膨胀收缩时，具有一定压缩性的大颗粒能够发生适形形变。这种形变会动态微调大颗粒之间的距离a，避免了因刚性接触导致的基膜拉伸变薄，从而提升安全性的同时不牺牲孔隙率。与此同时，由于小颗粒的存在及其与大颗粒的距离b控制，当大颗粒受压形变时，小颗粒能够在大颗粒间隙中起到支撑和分散应力的作用，防止涂层因过度压实而完全塌陷（即防止b值归零占比过高）。这使得涂层在受压后仍能保持设计的微观通道，确保了长期循环过程中的离子电导率稳定性。最终，本申请提供的电池隔膜，通过多尺度孔隙构筑和压缩性动态调节，实现了电解液浸润性与循环稳定性的协同优化，可适配电动汽车和电网规模的电能存储等大容量应用，满足大容量、高循环稳定性的要求，可广泛应用于新能源领域。

1.一种隔膜，包括基膜和设置于所述基膜至少一侧的复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括无机涂层和第一有机涂层，所述第一有机涂层设置于所述无机涂层远离所述基膜的一侧表面；

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述无机涂层的面密度α的数值、厚度β的数值满足关系式：0.1<α/β≤5，其中，α的单位为g/m2，β的单位为μm。

3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一有机物颗粒和第一有机物颗粒之间的距离a满足：0≤a＜50μm，且a=0的占比＜50%。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一有机物颗粒和第二有机物颗粒之间的距离b满足：0≤b＜25μm，且b=0的占比＜70%。

5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第二有机物颗粒和第二有机物颗粒之间的距离c满足：0≤c＜10μm，且c=0的占比＜90%。

6.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一有机物颗粒的中值粒径dv50为3.8~11.0μm，粒度分布宽度为0.98~5.88；

7.根据权利要求1-6任一项所述的隔膜，其特征在于，包括如下至少一种：

8.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述复合涂层设置于所述基膜的一侧，所述隔膜还包括第二有机涂层，所述第二有机涂层设置于所述基膜远离所述复合涂层的一侧表面，所述第二有机涂层包括第三有机物颗粒。

9.根据权利要求8所述的隔膜，其特征在于，包括如下至少一种：

10.一种电芯，其特征在于，包括正极片、负极片、以及设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述隔膜为权利要求1-9任一项所述的隔膜。

11.一种电化学装置，其特征在于，包括如权利要求10所述的电芯。

12.一种电子设备，包含如权利要求11所述的电化学装置。