CN115820064B

CN115820064B - 涂料组合物、隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置

Info

Publication number: CN115820064B
Application number: CN202210101589.9A
Authority: CN
Inventors: 童星; 史松君; 来佑磊; 朱映华; 李静如
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2042-01-27
Also published as: CN115820064A

Abstract

本申请提供了涂料组合物、隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。所述涂料组合物包括无机颗粒、高分子聚合物微球、以及水性粘接剂，其中，将所述无机颗粒的Dv50设为d₁、单位：μm，将所述高分子聚合物微球的Dv50设为d₂、单位：nm，相对于所述涂料组合物的总重量，将所述水性粘接剂的重量比例设为A％，则所述涂料组合物满足以下条件：50≤((100/A)‑6)×(d₁/d₂)³≤1000。

Description

涂料组合物、隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置

技术领域

本申请涉及锂离子二次电池技术领域，尤其涉及一种涂料组合物、隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术

近年来，随着锂离子二次电池的应用范围越来越广泛，锂离子二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源***，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子二次在充放电的过程中会发生体积膨胀，挤压极片间的隔离膜，使得隔离膜中电解液的负载量不足，致使极片上会生成锂枝晶并刺破隔离膜，电池发生内短路，导致电池起火、***。因此，锂离子二次电池的安全问题仍然是亟待解决的问题。

发明内容

发明所要解决的技术问题

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种涂料组合来提高隔离膜对电解液的吸液率，从而避免隔离膜受到膨胀的负极极片的挤压，导致析锂现象的出现。

用于解决问题的技术方案

为了达到上述目的，本申请提供了一种涂料组合物、隔离膜、二次电池、电池模组、电池包、用电装置。

本申请的第一方面提供了一种涂料组合物，包括无机颗粒、高分子聚合物微球、以及水性粘接剂，其中，将无机颗粒的Dv50设为d₁、单位：nm，将高分子聚合物微球的Dv50设为d₂、单位：nm，相对于涂料组合物的总重量，将水性粘接剂的重量比例设为A％，则涂料组合物满足以下条件：50≤((100/A)-6)×(d₁/d₂)³≤1000。

由此，本申请中的涂料组合物包括无机颗粒、高分子聚合物微球以及水性粘接剂。相较于以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂的油性涂料组合物体系，水性涂料组合物体系毒性低，同时，水性组合物涂料涂覆于隔膜基材表面后，需要的烘干温度更低，从而能够减少生产时的耗能。此外，若无机颗粒与高分子聚合物微球的比例不满足在上述关系式，则无机颗粒易发生团聚，从而堵塞隔离膜基材的微孔，进而影响隔膜的透气度和吸液率，从而导致析锂的产生，进一步恶化电池性能。

在任意实施方式中，无机颗粒选自三氧化二铝、勃姆石、二氧化硅、碳酸钙、钛酸钡、碳酸钡和硫酸钡、以及锂镧锆氧化物中的一种或多种，无机颗粒的Dv50即d₁为1000-5000nm，可选地，1000-2000nm。

由此，上述无机颗粒具有稳定的化学性质、良好的绝缘性能，从而抑制正负极之间产生接触，导致电池内部短路，此外，无机颗粒的Dv50在上述范围内时，能起到良好的支撑作用，避免以下情况：充放电循环过程中，负极极片膨胀，挤压正负极极片之间的隔膜，导致隔膜中没有充足的电解液，从而导致析锂，恶化电池的循环性能。

在任意实施方式中，高分子聚合物微球选自聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物、聚苯乙烯-苯乙烯磺酸锂聚合物、聚甲基丙烯磺酸锂聚合物中的一种或多种，和/或，高分子聚合物微球的Dv50即d₂为100-200nm。

由此，上述高分子聚合物微球的表面的电荷与无机颗粒表面的电荷电性相反，高分子聚合物微球能附着在无机颗粒的表面，从而防止无机颗粒发生团聚，堵塞隔膜基材的孔径，改善隔离膜对电解液的浸润性。

在任意实施方式中，水性粘接剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种，和/或，相对于涂料组合物的总重量，水性粘接剂的重量比例为A％为10-16％。

由此，从环保的角度出发，选取上述水性粘接剂。水性粘接剂的重量比例在上述范围内时，对无机颗粒、高分子聚合物微球以及隔膜基材有着良好的粘接性能。

在任意实施方式中，相对于涂料组合物的总重量，无机颗粒的重量比例为91-96％，和/或，相对于涂料组合物的总重量，高分子聚合物微球的重量比例为0.1-0.5％。

由此，涂料组合物中，无机颗粒和高分子聚合物的重量比例在上述范围内时，高分子聚合物微球能够附着在无机颗粒的表面，防止无机颗粒的团聚，同时，无机颗粒能更好支撑隔离膜，防止隔离膜被膨胀的负极极片挤压。

本申请的第二方面还提供一种隔离膜，包括基材和涂覆于基材的至少一个表面之上的上述涂料组合物。由此，上述隔离膜具有良好的吸液性能，适中的膨胀力。

在任意实施方式中，基材选自聚烯烃隔离膜、无纺布隔离膜中的一种或多种，和/或，涂料组合物涂覆于基材上的厚度为1.5-3.0μm。

由此，从保证隔离膜的吸液率的角度出发，选取上述隔离膜基材。此外，上述涂料组合物的涂覆厚度在上述范围内时，有利于电芯的装配和卷绕。

本申请的第三方面提供一种二次电池，包括本申请第一方面的涂料组合物或本申请第二方面的隔离膜。

本申请的第四方面提供一种电池模块，包括本申请的第三方面的二次电池。

本申请的第五方面提供一种电池包，包括本申请的第四方面的电池模块。

本申请的第六方面提供一种用电装置，包括选自本申请的第三方面的二次电池、本申请的第四方面的电池模块或本申请的第五方面的电池包中的至少一种。

发明效果

本申请中的涂料组合物包括无机颗粒、高分子聚合物微球以及水性粘接剂。相较于以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂的油性涂料组合物体系，水性涂料组合物体系毒性低，同时，水性组合物涂料涂覆于隔膜基材表面后，需要的烘干温度更低，从而能够减少生产时的耗能。此外，无机颗粒与高分子聚合物微球的比例满足上述关系式时，无机颗粒不会发生团聚，能起到良好的支撑作用，避免以下情况：充放电循环过程中，负极极片膨胀，挤压正负极极片之间的隔膜，导致隔膜中没有充足的电解液，从而导致析锂，恶化电池的循环性能。

附图说明

图1为本申请一实施方式的隔膜示意图。

图2是本申请一实施方式的二次电池的示意图。

图3是图5所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图。

图4是本申请一实施方式的电池模块的示意图。

图5是本申请一实施方式的电池包的示意图。

图6是图5所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。

图7是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。

图8是本申请一实施方式的电芯中的负极极片析锂面积示意图。

附图标记说明：

1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5二次电池；51壳体；52电极组件；53顶盖组件

具体实施方式

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的涂料组合物、隔膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。

如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。

涂料组合物

本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种涂料组合物，包括无机颗粒、高分子聚合物微球、以及水性粘接剂，其中，将所述无机颗粒的Dv50设为d₁、单位：μm，将所述高分子聚合物微球的Dv50设为d₂、单位：nm，相对于所述涂料组合物的总重量，将所述水性粘接剂的重量比例设为A％，则所述涂料组合物满足以下条件：

50≤((100/A)-6)×(d₁/d₂)³≤1000。

虽然机理尚不明确，但本申请人意外地发现：参见图1，本申请中的涂料组合物包括无机颗粒、高分子聚合物微球以及水性粘接剂。相较于以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂的油性涂料组合物体系，水性涂料组合物体系毒性低，同时，水性组合物涂料涂覆于隔膜基材表面后，需要的烘干温度更低，从而能够减少生产时的耗能。此外，若无机颗粒与高分子聚合物微球的比例不满足上述关系式，则无机颗粒会发生团聚，从而堵塞隔离膜基材的微孔，进而影响隔膜的透气度和吸液率，从而导致析锂的产生，进一步恶化电池性能。

在一些实施方式中，无机颗粒选自三氧化二铝、勃姆石、二氧化硅、碳酸钙、钛酸钡、碳酸钡和硫酸钡、以及锂镧锆氧化物中的一种或多种，无机颗粒的Dv50即d1为1000-5000μm，可选地，1000-2000μm。

由此，上述无机颗粒具有稳定的化学性质、良好的绝缘性能，从而抑制正负极之间产生接触，导致电池内部短路，此外，无机颗粒的Dv50在上述范围内时，能起到良好的支撑作用，避免充放电循环过程中，负极极片膨胀，挤压正负极极片之间的隔膜，导致隔膜中没有充足的电解液，从而导致析锂，恶化电池的循环性能。

在一些实施方式中，高分子聚合物微球选自聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物、聚苯乙烯-苯乙烯磺酸锂聚合物、聚甲基丙烯磺酸锂聚合物中的一种或多种，和/或，高分子聚合物微球的Dv50即d2为100-200nm。

在一些实施方式中，水性粘接剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种，和/或，相对于涂料组合物的总重量，水性粘接剂的重量比例为A％为10-16％。

在一些实施方式中，相对于涂料组合物的总重量，无机颗粒的重量比例为91-96％，和/或，相对于涂料组合物的总重量，高分子聚合物微球的重量比例为0.1-0.5％。

隔离膜

本申请还提供一种隔离膜，包括基材和涂覆于基材的至少一个表面之上的本申请第一方面的涂料混合物。

由此，上述隔离膜具有良好的吸液性能，适中的膨胀力。

在一些实施方式中，基材选自聚烯烃隔离膜、无纺布隔离膜中的一种或多种，和/或，涂料组合物涂覆于基材上的厚度为1.5-3.0μm。

另外，以下适当参照附图对本申请的二次电池、电池模块、电池包和用电装置进行说明。

本申请的一个实施方式中，提供一种二次电池。

通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。

[正极极片]

正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料。

作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。

在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO₂)、锂镍氧化物(如LiNiO₂)、锂锰氧化物(如LiMnO₂、LiMn₂O₄)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(也可以简称为NCM₃₃₃)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(也可以简称为NCM₅₂₃)、LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂(也可以简称为NCM₂₁₁)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(也可以简称为NCM₆₂₂)、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(也可以简称为NCM₈₁₁)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi_0.85Co_0.15Al_0.05O₂)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO₄(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO₄)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。

[负极极片]

负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。

作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。

在一些实施方式中，所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。所述粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。

[电解质]

电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。

在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。

在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。

在一些实施方式中，所述电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。

在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

在一些实施方式中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。

在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。

本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图2是作为一个示例的方形结构的二次电池5。

在一些实施方式中，参照图3，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。

在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。

图4是作为一个示例的电池模块4。参照图4，在电池模块4中，多个二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。

可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。

在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。

图5和图6是作为一个示例的电池包1。参照图5和图6，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。

另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能***等，但不限于此。

作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。

图7是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。

作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。

实施例

以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

【涂料组合物的制备】

将Dv50为1.5μm的三氧化二铝粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀盐酸，调节pH至1.5，使其zeta等电位为1.8mV，而后加入Dv50为120nm的聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸甲酯和表面活性剂氟代烷基甲氧基醚醇，继续搅拌，制得涂层浆料。

其中，聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球与三氧二铝质量比＝0.4:100，聚甲基丙烯酸甲酯、氟代烷基甲氧基醚醇和三氧化二铝的质量比为16:3:100。

【隔离膜的制备】

浆料涂覆在聚乙烯隔离膜基材表面，烘干后，得到涂层厚度为1.6μm的隔膜。

实施例2

【涂料组合物的制备】

将Dv50为2.0μm的锂镧锆氧粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀硝酸，调节pH至1.3，使其zeta等电位为1.5mV，而后加入Dv50为100nm的聚苯乙烯-苯乙烯磺酸锂聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸乙酯和表面活性剂氟代烷基乙氧基醚醇，继续搅拌，制得涂层浆料。

其中，聚苯乙烯-苯乙烯磺酸锂聚合物微球与锂镧锆氧质量比＝0.5:100，聚甲基丙烯酸乙酯、氟代烷基乙氧基醚醇和三氧化二铝的质量比为20:2:100。

【隔离膜的制备】

浆料涂覆在聚乙烯隔离膜基材表面，烘干后，得到涂层厚度为2.3μm的隔膜。

实施例3

【涂料组合物的制备】

将Dv50为1.0μm的二氧化硅粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀硝酸，调节PH至1.0，使其zeta等电位为1.3mV，而后加入Dv50为100nm的聚甲基丙烯磺酸锂聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸甲酯和表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，继续搅拌，制得涂层浆料。

其中，聚甲基丙烯磺酸锂聚合物微球与二氧化硅质量比＝0.6:100，聚甲基丙烯酸甲酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和二氧化硅的质量比为10:5:100。

【隔离膜的制备】

浆料涂覆在聚乙烯隔离膜基材表面，烘干后，得到涂层厚度为1.5μm的隔膜。

实施例4

【涂料组合物的制备】

将Dv50为2.0μm的三氧化二铝粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀盐酸，调节pH至1.7，使其zeta等电位为1.3mV，而后加入Dv50为200nm的聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸甲酯和表面活性剂氟代烷基甲氧基醚醇，继续搅拌，制得涂层浆料。

其中，聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球与三氧二铝质量比＝0.4:100，聚甲基丙烯酸甲酯、氟代烷基甲氧基醚醇和三氧化二铝的质量比为19:3:100。

【隔离膜的制备】

实施例5

【涂料组合物的制备】

将Dv50为1.2μm的三氧化二铝粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀盐酸，调节pH至1.3，使其zeta等电位为1.7mV，而后加入Dv50为143nm的聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸甲酯和表面活性剂氟代烷基甲氧基醚醇，继续搅拌，制得涂层浆料。

【隔离膜的制备】

对比例1

将Dv50为1.5μm的三氧化二铝粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀盐酸，调节pH至1.2，使其zeta等电位为1.4mV，而后加入Dv50为100nm的聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸甲酯和表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，继续搅拌，制得涂层浆料。

其中，聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物微球与三氧二铝质量比＝0.4:100，聚甲基丙烯酸甲酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和三氧化二铝的质量比为12:6:100。

【隔离膜的制备】

对比例2

【涂料组合物的制备】

将Dv50为1.0μm的二氧化硅粉末加入到去离子水中，边搅拌边加入1mol/L稀硝酸，调节PH至1.3，使其zeta等电位为1.5mV，而后加入Dv50为200nm的聚甲基丙烯磺酸锂聚合物微球，最后加入水性粘接剂聚甲基丙烯酸甲酯和表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，继续搅拌，制得涂层浆料。

其中，聚甲基丙烯磺酸锂聚合物微球与二氧化硅质量比＝0.7:100，聚甲基丙烯酸甲酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和二氧化硅的质量比为8:2:100。

【隔离膜的制备】

对比例3

购买得到的7u湿法聚乙烯隔离膜(厂家：上海恩捷新材料有限公司)

上述实施例1～5、对比例1～3的涂料组合物的相关参数如下述表1所示。

表1：实施例1～5与对比例1～3的参数结果

另外，将上述实施例1～5和对比例1～3中得到的隔离膜分别制备成二次电池，进行性能测试。测试结果如下表2所示。

(1)二次电池的制备

【正极极片的制备】

将正极活性物质LiNi₅Co₂Mn₃O₂，与导电剂Super P、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比96:3:1在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铝箔上烘干、冷压，得到正极极片。

【负极极片的制备】

将作为负极活性物质的人造石墨、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶(SBR)以及增稠剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照重量比97:0.5:1.5:1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铜箔上烘干、冷压，得到负极极片。

【隔膜的制备】

隔膜采用上述各实施例对比例中的隔膜。

将正极片、隔膜以及负极片按顺序重叠，使隔离膜处于正负极之间起到隔离的作用，并卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于对应铝壳之中，注入电解液并封装，得到二次电池。

(2)二次电池在25℃下的循环性能测试

将上述制备的各二次电池，在25℃的恒温环境下，充放电区间设定为2.8～4.25V，1.采用0.33C充放电标定电芯实际容量计为C0；2.循环充电流程采用0.7C0充电至80％SOC，然后转0.33C0恒流充电至4.25V，恒压充电至0.05C0；3.静置5min；4.放电按照1C0放电至2.8V，计每圈放电容量为Cn(n＝1,2,3……)，计每每圈容量保持率为Cn/C1；5.静置5min；重复上述2-5步流程，直到循环衰减容量保持率为80％，则停止测试。

(3)二次电池的析锂测试

对循环1800圈后的二次电池进行拆解，观察负极极片析锂面积：参见图8，电芯两个拐角间的每个大面为1折，若每1折中，出现至少一处面积超过10*10mm²的析锂区域,则该折记为析锂，反之则为不析锂，统计出现析锂的折数，判断二次电池的析锂情况。

(4)二次电池的膨胀力测试

室温(25℃)，下将三片带有压力传感器的钢板夹具在电芯两侧，监控循环至1800圈时电芯的膨胀力增长数值。

膨胀力的增长数值＝电芯循环至1800圈时的膨胀力-电芯起始膨胀力

(5)隔离膜的透气度测试

参照GB/T-458-2008,使用型号为Gurley N4110C透气度测试仪来测试隔离膜的透气度。

透气度为单位压力下，100cc空气透过1平方英寸上述各实施例和对比例中的隔离膜所需的时间。

(6)隔离膜的吸液率测试

将上述实施例对比例中的隔离膜冲切为大小为1540.25mm²的小圆片，并称取小圆片的重量m0,将小圆片浸泡于电解液(国泰华容LB-303电解液)中，密封浸泡24小时,而后取出小圆片，采用无尘纸吸干小圆片表面的电解液，称重m1。平行样数量为10，最后取平均值，记为隔离膜的吸液率。

吸液率＝((m1-m0)/m0)×100％

表2：实施例1～5与对比例1～3的性能测试结果

根据上述结果可知，实施例1～5中的隔离膜基材表面涂覆的涂料组合物含有无机颗粒、高分子聚合物微球和水性粘结剂，且满足50≤((100/A)-6)×(d₁/d₂)³≤1000，高分子聚合物微球能够抑制无机颗粒的团聚，以及隔膜基材的堵塞，无机颗粒的可以对隔离膜起到支撑的作用，因此，上述隔离膜在透气度、吸液率和抑制电芯膨胀方面，均取得了良好的效果。并且，还抑制二次电池的析锂现象，进而改善了二次电池的循环性能和安全性能。

而相对于此，对比例1～3中的隔离膜未能满足50≤((100/A)-6)×(d₁/d₂)³≤1000，也未能有效抑制电芯析锂的产生和改善隔离膜的吸液率和透气度，因此，二次电池的循环性能也较差。

需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims

1.一种涂料组合物，其特征在于，包括无机颗粒、高分子聚合物微球、以及水性粘接剂，其中，将所述无机颗粒的Dv50设为d₁、单位：nm，将所述高分子聚合物微球的Dv50设为d₂、单位：nm，

相对于所述涂料组合物的总重量，将所述水性粘接剂的重量比例设为A %，则所述涂料组合物满足以下条件：

50≤((100/A)-6) × (d₁/d₂)³≤1000；

所述无机颗粒的Dv50即d₁为1000-2000 nm；

所述高分子聚合物微球的Dv50即d₂为100-200 nm；

相对于所述涂料组合物的总重量，所述无机颗粒的重量比例为91-96%，

相对于所述涂料组合物的总重量，所述高分子聚合物微球的重量比例为0.1-0.5 %；

所述无机颗粒选自三氧化二铝、勃姆石、二氧化硅、碳酸钙、钛酸钡、碳酸钡和硫酸钡、以及锂镧锆氧化物中的一种或多种；

所述高分子聚合物微球选自聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸嵌段聚合物、聚苯乙烯-苯乙烯磺酸锂聚合物、聚甲基丙烯磺酸锂聚合物中的一种或多种；

所述水性粘接剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。

2.一种隔离膜，其特征在于，包括

基材和涂覆于所述基材的至少一个表面之上的权利要求1所述的涂料组合物。

3.根据权利要求2所述的隔离膜，其特征在于，所述基材选自聚烯烃隔离膜、无纺布隔离膜中的一种或多种，和/或，

所述涂料组合物涂覆于所述基材上的厚度为1.5-3.0 μm。

4.一种二次电池，其特征在于，

包括权利要求 1所述的涂料组合物或权利要求2或3所述的隔离膜。

5.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求4所述的二次电池。

6.一种电池包，其特征在于，包括权利要求5所述的电池模块。

7.一种用电装置，其特征在于，包括选自权利要求4所述的二次电池、权利要求5所述的电池模块或权利要求6所述的电池包中的至少一种。