本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種隔膜及其制備方法和電池。

背景技術(shù)：

1、隔膜作為鋰電池的重要組成部件，對(duì)阻隔電子通過防止短路和保證內(nèi)部離子透過使電池高效、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行具有重要意義。雖然隔膜自身未發(fā)生任何的電化學(xué)反應(yīng)，但其結(jié)構(gòu)和性能卻影響電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻等，進(jìn)而影響電池整體的容量、充放電電流密度、循環(huán)性能以及安全性等。因此通過對(duì)鋰電池隔膜的各項(xiàng)性能參數(shù)的分析測試和調(diào)控，可有效提高電池的綜合性能。

2、隔膜的潤濕性和潤濕速度對(duì)于鋰離子電池的運(yùn)行具有重要的意義。通過選定合適的基膜并在基膜表面涂覆不同功能的涂層可在電芯中呈現(xiàn)不同的效果，其中應(yīng)用最廣泛的涂層材料中主要物質(zhì)是pvdf(聚偏二氟乙烯)，由于pvdf含氟元素，涂層材料中存在大量的pvdf會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可逆的損害，而且pvdf吸液率和保液能力有限，也不具備吸附鎖住離子的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明致力于提供一種隔膜及其制備方法和電池，該隔膜中的主要成分不存在氟原子，無污染，同時(shí)可以吸附金屬離子，提升保存電解液的能力以及去溶劑化能力。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種隔膜，所述隔膜包括基膜和設(shè)置在基膜沿厚度方向至少一側(cè)表面上的涂層；

4、所述涂層包括金屬有機(jī)骨架材料和凝膠電解質(zhì)；

5、所述凝膠電解質(zhì)包括：包含第一聚合物和第二聚合物的無規(guī)共聚物；

6、其中，所述第一聚合物的聚合單體包括丙烯酸酯類單體和丙烯酰胺類單體；

7、所述第二聚合物的聚合單體包括縮水甘油醚類單體。

8、在任意實(shí)施方式中，所述金屬有機(jī)骨架材料和凝膠電解質(zhì)的質(zhì)量比為(15～40)：(3～10)。

9、在任意實(shí)施方式中，所述涂層中還包括粘結(jié)劑和分散劑。

10、在任意實(shí)施方式中，所述金屬有機(jī)骨架材料、凝膠電解質(zhì)、粘結(jié)劑和分散劑的質(zhì)量比為(15～40)：(3～10)：(1～5)：(0.5～3)。

11、在任意實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑包括聚偏二氟乙烯、羧甲基纖維素或聚丙烯酸中的至少一種。

12、在任意實(shí)施方式中，所述分散劑包括陽離子型聚合物分散劑、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯中的至少一種。

13、在任意實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體和所述丙烯酰胺類單體的質(zhì)量比為(1.2～3):1。

14、在任意實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體和所述縮水甘油醚類單體的質(zhì)量比為(60～90)：(10～20)。

15、在任意實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一種。

16、在任意實(shí)施方式中，所述丙烯酰胺類單體包括n-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺或n,n-二甲基丙烯酰胺中的至少一種。

17、在任意實(shí)施方式中，所述縮水甘油醚類單體包括新戊二醇二縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚或1,6-己二醇二縮水甘油醚中的至少一種。

18、在任意實(shí)施方式中，所述基膜的厚度為5～10μm。

19、在任意實(shí)施方式中，所述涂層的厚度為3～6μm。

20、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種隔膜的制備方法，包括以下步驟：

21、將丙烯酸酯類單體和丙烯酰胺類單體進(jìn)行第一聚合反應(yīng)，得到中間體；將中間體和縮水甘油醚類單體進(jìn)行第二聚合反應(yīng)，得到凝膠電解質(zhì)；

22、將所述凝膠電解質(zhì)、金屬有機(jī)骨架材料和第一溶劑混合，得到漿料；

23、將所述漿料涂覆于基膜沿厚度方向至少一側(cè)表面上，得到隔膜。

24、在任意實(shí)施方式中，所述第一聚合反應(yīng)的過程包括：

25、將丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體、第一引發(fā)劑和第二溶劑混合，進(jìn)行第一聚合反應(yīng)，得到中間體。

26、在任意實(shí)施方式中，所述第二聚合反應(yīng)的過程包括：

27、將中間體溶液、縮水甘油醚類單體溶液和第二引發(fā)劑混合，進(jìn)行第二聚合反應(yīng)，得到凝膠電解質(zhì)。

28、在任意實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體和丙烯酰胺類單體的質(zhì)量比為(1.2～3)：1；

29、在任意實(shí)施方式中，所述中間體溶液和縮水甘油醚類單體溶液的質(zhì)量比為(4～12)：1。

30、在任意實(shí)施方式中，所述中間體溶液中中間體的濃度為8～12wt％。

31、在任意實(shí)施方式中，所述縮水甘油醚類單體溶液的濃度為0.5～1.2wt％。

32、在任意實(shí)施方式中，所述中間體溶液中的溶劑包括水。

33、在任意實(shí)施方式中，所述縮水甘油醚類單體溶液中的溶劑包括水。

34、在任意實(shí)施方式中，所述第一聚合的溫度為20～45℃，所述第一聚合的時(shí)間為3～7h。

35、在任意實(shí)施方式中，所述第二聚合反應(yīng)的溫度為20～45℃，所述第二聚合的時(shí)間為2～4h。

36、在任意實(shí)施方式中，所述第二聚合反應(yīng)結(jié)束后，還包括后處理，

37、所述后處理，包括：第二聚合反應(yīng)結(jié)束后，將所得產(chǎn)物進(jìn)行加熱處理，然后進(jìn)行過篩，以得到凝膠電解質(zhì)。

38、在任意實(shí)施方式中，所述加熱處理的溫度為18～35℃，所述加熱處理的時(shí)間為2～4h。

39、在任意實(shí)施方式中，所述過篩的篩孔為200～300目。

40、在任意實(shí)施方式中，所述第一溶劑包括水。

41、在任意實(shí)施方式中，所述漿料中還包括粘結(jié)劑和分散劑。

42、在任意實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑包括聚偏二氟乙烯、羧甲基纖維素或聚丙烯酸中的至少一種。

43、在任意實(shí)施方式中，所述分散劑包括陽離子型聚合物分散劑、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯中的至少一種。

44、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種電池，所述電池包括上述的隔膜或上述方法制得的隔膜。

45、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：

46、在本技術(shù)的實(shí)施例中，所提供的隔膜及其制備方法，主要由膜和設(shè)置在基膜沿厚度方向至少一側(cè)表面上的涂層，涂層包括金屬有機(jī)骨架材料和凝膠電解質(zhì)；其中，凝膠電解質(zhì)包括包含第一聚合物和第二聚合物的無規(guī)共聚物；所述第一聚合物的聚合單體包括丙烯酸酯類單體和丙烯酰胺類單體；所述第二聚合物的聚合單體包括縮水甘油醚類單體。隔膜中的涂層浸潤于電解液中后，涂層中的凝膠電解質(zhì)會(huì)吸收電解液變?yōu)槟z狀，提高隔膜與電解液的界面接觸，使得隔膜在電芯中的離子傳輸能力增強(qiáng)，進(jìn)而降低內(nèi)阻，有效提高電芯的循環(huán)性能；同時(shí)凝膠電解質(zhì)吸收電解液也可以減少電池漏液，提高電芯的安全性能；金屬有機(jī)骨架材料具有高的孔隙率和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，凝膠電解質(zhì)和金屬有機(jī)骨架材料復(fù)合使用，可以捕獲ni2+、cu2+、fe3+、mn2+、co2+等金屬離子，可提升電解液的能力和去溶劑化能力，實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果。此外，凝膠電解質(zhì)丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體和縮水甘油醚類單體聚合得到，原料中不存在氟元素，因而最終隔膜中的主要成分對(duì)環(huán)境友好，同時(shí)高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有一定的粘結(jié)效果，可替代膠層。

47、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。