本申請涉及電化學，具體涉及聚合物復合膜、復合集流體及其制備方法、正極及其應用。

背景技術：

1、當前動力電池普遍以高能量密度以及高倍率作為其迭代開發的目標，但是鋰離子電池的能量密度越高其安全性越差，容易引發熱失控現象，因而嚴重制約了動力電池在新能源領域的進一步發展。電池熱失控的類型中，負極材料-正極材料短路以及正極集流體和正極材料內部短路等均與正極集流體具有直接關聯作用。

2、目前，復合集流體憑借其高安全性、低成本、高能量密度等優勢，有望逐步替代傳統集流體，現有的正極復合集流體主要由聚對苯二甲酸乙二酯（pet）基膜和鋁金屬層組成。其中，pet自身的絕緣性能使電池在熱失控等情況下能夠減少短路的風險。但是正極復合集流體的延伸率一般超過80%，其過高的斷裂延伸率使得正極復合集流體在受到外力破壞時無法及時斷開，持續為電池內部異常反應提供通路，這對于控制電池熱失控是不利的。所以適量降低正極復合集流體的延伸率，可以阻止電池熱失控的發生。

技術實現思路

1、基于此，本申請提供一種聚合物復合膜、復合集流體及其制備方法、正極及其應用。本申請提供的聚合物復合膜的延伸率較低，將其用作正極集流體基膜時能夠有效阻止電池熱失控的發生。

2、本申請的第一方面，提供一種聚合物復合膜，所述聚合物復合膜包括聚合物基層以及分別設置于所述聚合物基層相對兩側表面上的第一改性層和第二改性層；

3、所述聚合物基層的材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1，4-環己烷二甲醇酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環己烷二甲醇酯中的一種或多種；

4、所述第一改性層和所述第二改性層的組分各自獨立地包括：功能化聚合物材料；

5、所述功能化聚合物材料包括聚萘二甲酸乙二醇酯、聚己二酰間苯二胺、液晶聚合物、聚甲醛、聚苯硫醚和聚苯醚中的一種或多種。

6、在其中一個實施例中，所述第一改性層和所述第二改性層的組分各自獨立地包括：聚對苯二甲酸酯類聚合物、抗粘連劑及功能化聚合物材料。

7、在其中一個實施例中，所述第一改性層和所述第二改性層的制備原料各自獨立地包括：質量比為（1~5）：（95~99）的抗粘連母料和改性母料；

8、所述抗粘連母料包括所述聚對苯二甲酸酯類聚合物和所述抗粘連劑；

9、其中，所述抗粘連母料中，所述抗粘連劑與聚對苯二甲酸酯類聚合物的質量比為（0.1~5）：(95~99.9)；

10、所述改性母料包括所述聚對苯二甲酸酯類聚合物和所述功能化聚合物材料；

11、其中，所述改性母料中，所述功能化聚合物材料與聚對苯二甲酸酯類聚合物的質量比為（20~60)：(40~80)。

12、在其中一個實施例中，所述聚對苯二甲酸酯類聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1，4-環己烷二甲醇酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環己烷二甲醇酯中的一種或多種；

13、和/或，所述抗粘連劑包括二氧化硅、玻璃微珠、碳酸鈣和滑石粉中的一種或多種；

14、在其中一個實施例中，所述聚合物復合膜具有如下特征中的一種或多種：

15、（1）所述第一改性層和所述聚合物基層的厚度比為（0.6~1.4）：（3.2~4.8）；

16、（2）所述第二改性層和所述聚合物基層的厚度比為（0.6~1.4）：（3.2~4.8）。

17、在其中一個實施例中，所述第一改性層和所述第二改性層的制備原料各自獨立地還包括：成核劑；所述成核劑具有如下特征中的一種或多種：

18、（1）所述成核劑和所述功能化聚合物材料的質量比為（1~5）：（20~60）；

19、（2）所述成核劑包括碳酸鈣、層狀雙金屬鹽氫氧化物、氮化硼、氧化鋅、二亞芐基山梨糖醇和芳基二甲酰胺中的一種或多種。

20、在其中一個實施例中，所述聚合物復合膜還包括：第一導熱層和第二導熱層；

21、其中，所述第一導熱層設置于所述第一改性層背離所述聚合物基層的一側表面上；

22、所述第二導熱層設置于所述第二改性層背離所述聚合物基層的一側表面上。

23、本申請的第二方面，提供一種復合集流體，所述復合集流體包括本申請第一方面任一項實施例所述的聚合物復合膜，以及設置于所述聚合物復合膜至少一側表面上的金屬層。

24、在其中一個實施例中，所述金屬層的材料包括鋁和鋁合金中的一種或多種；

25、和/或，所述金屬層的厚度為0.8μm~1.2μm。

26、本申請的第三方面，提供一種本申請第二方面所述的復合集流體的制備方法，包括以下步驟：

27、將所述金屬層的材料真空蒸鍍在所述聚合物復合膜的至少一側表面上，制備所述復合集流體；

28、其中，所述真空蒸鍍的工藝參數具有如下特征中的一種或多種：

29、（1）所述金屬層的材料的送絲速度為400mm/min~500mm/min；

30、（2）所述真空蒸鍍的蒸鍍速率為10m/min~20m/min；

31、（3）所述真空蒸鍍的蒸鍍功率為7kw~12kw；

32、（4）所述真空蒸鍍的主輥溫度為-20℃~0℃；

33、（5）所述真空蒸鍍的收卷張力、放卷張力各自獨立地為100n~300n；

34、（6）所述真空蒸鍍的熱源與所述聚合物復合膜的距離為250mm~350mm。

35、本申請的第四方面，提供一種正極，包括第二方面所述的復合集流體。

36、本申請的第五方面，提供一種電池，包括第四方面所述的正極。

37、本申請的第六方面，提供一種用電裝置，包括第五方面所述的電池。

38、本申請提供的聚合物復合膜至少具有以下有益效果：

39、本申請提供的聚合物復合膜中包括分別設置于聚合物基層相對兩側表面上的第一改性層和第二改性層，第一改性層和第二改性層的組分包括特定種類的功能化聚合物材料，其中，特定種類的功能化聚合物材料和特定材料的聚合物基層的相互協同下，使得第一改性層和第二改性層能夠在聚合物基層表面形成具有較低的斷裂延伸率和較高抗張強度的膜層。進一步地，第一改性層和第二改性層較低的斷裂延伸率，使得本申請的聚合物復合膜作為電池集流體基膜使用時，在受到電池碰撞或擊穿等破壞的外力作用下，可以較為容易的發生斷裂，進而可以及時切斷電池內部異常電流通路，使電池形成多個斷路，進而有效避免因持續供電引發的電池熱失控，顯著提升電池的安全性能。

技術特征：

1.一種聚合物復合膜，其特征在于，所述聚合物復合膜包括聚合物基層以及分別設置于所述聚合物基層相對兩側表面上的第一改性層和第二改性層；

2.根據權利要求1所述的聚合物復合膜，其特征在于，所述第一改性層和所述第二改性層的組分各自獨立地包括：聚對苯二甲酸酯類聚合物、抗粘連劑及功能化聚合物材料。

3.根據權利要求2所述的聚合物復合膜，其特征在于，所述第一改性層和所述第二改性層的制備原料各自獨立地包括：質量比為（1~5）：（95~99）的抗粘連母料和改性母料；

4.根據權利要求2或3所述的聚合物復合膜，其特征在于，所述聚對苯二甲酸酯類聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1，4-環己烷二甲醇酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環己烷二甲醇酯中的一種或多種；

5.根據權利要求1-3任一所述的聚合物復合膜，其特征在于，所述聚合物復合膜具有如下特征中的一種或多種：

6.根據權利要求1所述的聚合物復合膜，其特征在于，所述第一改性層和所述第二改性層的制備原料各自獨立地還包括：成核劑；所述成核劑具有如下特征中的一種或多種：

7.根據權利要求1、2、3或6所述的聚合物復合膜，其特征在于，所述聚合物復合膜還包括：第一導熱層和第二導熱層；

8.一種復合集流體，其特征在于，所述復合集流體包括權利要求1~7任一項所述的聚合物復合膜，以及設置于所述聚合物復合膜至少一側表面上的金屬層。

9.根據權利要求8所述的復合集流體，其特征在于，所述金屬層的材料包括鋁和鋁合金中的一種或多種；

10.一種權利要求8或9所述的復合集流體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

11.一種正極，其特征在于，包括權利要求8或9所述的復合集流體。

12.一種電池，其特征在于，包括權利要求11所述的正極。

13.一種用電裝置，其特征在于，包括權利要求12所述的電池。

技術總結
本申請涉及電化學技術領域，具體涉及聚合物復合膜、復合集流體及其制備方法、正極及其應用。本申請的聚合物復合膜包括聚合物基層以及分別設置于聚合物基層相對兩側表面上的第一改性層和第二改性層；聚合物基層的材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸?1，4?環己烷二甲醇酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯?1，4?環己烷二甲醇酯中的一種或多種；第一改性層和第二改性層的組分各自獨立地包括：功能化聚合物材料；功能化聚合物材料包括聚萘二甲酸乙二醇酯、聚己二酰間苯二胺、液晶聚合物、聚甲醛、聚苯硫醚和聚苯醚中的一種或多種。本申請的聚合物復合膜在受較強外力破壞時可以有效斷開，進而能夠有效阻止電池熱失控的發生。

技術研發人員：吳陽,沈光宇,戴新晨,武俊偉,翁偉嘉
受保護的技術使用者：江蘇英聯復合集流體有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28