一种用于正极定向补锂的复合隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提出的一种用于正极定向补锂的复合隔膜，包括基膜、以及分别设置在所述基膜相对两侧的陶瓷涂层；所述陶瓷涂层朝向正极的一侧还设置有补锂涂层；所述补锂涂层为含锂化合物与含卤素高分子聚合物按质量比为(80％

【技术实现步骤摘要】
一种用于正极定向补锂的复合隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种用于正极定向补锂的复合隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液会在碳负极表面还原分解，形成固体电解质相界面膜(SEI膜)，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。为了解决这个问题，科研工作者们开始研究补锂技术。通过对电极材料进行补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池容量和能量密度。
[0003]目前补锂方式正极补锂、负极补锂和隔膜补锂三种方式。其中正极补锂是在正极材料匀浆时添加含锂化合物方式，安全稳定性高，与现有电池生产工艺兼容性好；缺点是造成正极活性物质下降，电池能量密度降低。负极补锂多采用锂金属补锂方式，容量高，但操作复杂，对环境要求高。隔膜补锂也分为正极定向补锂和负极定向补锂两种方式，其中负极定向补锂亦是采用金属锂为补锂剂，易发生负极析锂现象；正极定向补锂是在面向正极片一侧涂覆锂化合物。例如中国专利申请号CN2020111080804公开了采用补锂活性物质、粘结剂加入溶剂中，将补锂浆料涂覆在基膜朝向正极的一侧，在35℃
‑
100℃的温度下干燥，制备得到补锂复合膜。该专利只在普通基膜上涂覆锂化合物，在补锂过程中涂覆的锂化合物容易阻塞基膜的锂离子通过路径，降低隔膜的锂离子传输率，而且该专利采用的基膜为普通隔膜，涂覆材料容易堵塞普通基膜的锂离子通道，且热塑性、耐酸性差。又例如中国专利申请号CN2018102450932公开了采用补锂材料和第一粘结剂先涂覆在普通基膜上，其中补锂材料包括锂离子化合物核、以及碳和金属碳化物的第一包覆层，还包括选用碳材料的第二包覆层，且第二包覆层在核与第一包覆层之间，补锂涂层中还包含第一无机颗粒。所选基膜为普通隔膜或陶瓷隔膜。该专利需预先采用500℃
‑
700℃高温在惰性气体保护下烧制补锂材料，在进行后续制备工艺，工艺十分繁琐，成本高。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供一种用于正极定向补锂的复合隔膜及其制备方法，旨在解决现有的正极定向补锂只在普通基膜上涂覆锂化合物，在补锂过程中涂覆的锂化合物容易阻塞基膜的锂离子通过路径，降低隔膜的锂离子传输率问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0006]一种用于正极定向补锂的复合隔膜，包括基膜、以及分别设置在所述基膜相对两侧的陶瓷涂层；所述陶瓷涂层朝向正极的一侧还设置有补锂涂层；所述补锂涂层为含锂化合物与含卤素高分子聚合物按质量比为(80％
‑
98％):(2％
‑
20％)复合形成的混合物层。
[0007]在本申请中，所述补锂涂层中的含锂化合物用于补锂；含卤素高分子聚合物为粘结剂，主要作用是将含锂化合物粘结在陶瓷涂层上；同时所述含卤素高分子聚合物可使所
述补锂涂层与正极材料粘结在一起，代替了传统的贴合，缩短了锂离子穿越隔膜路径，降低了两者之间的界面极化效应。在制备锂离子电池的过程中，应将所述补锂涂层正对并紧密贴合在锂离子电池的正极上。本专利技术采用设置有陶瓷涂层的基膜作为补锂涂层的涂覆基膜，可以有效地解决涂覆的所述补锂涂层堵塞所述基膜上的锂离子通道的问题，从而保证在补锂过程中锂离子的传输率。
[0008]进一步地，所述补锂涂层的厚度为0.5μm
‑
10μm。
[0009]进一步地，所述含锂化合物的平均粒径为10nm
‑
5μm；所述含锂化合物为锂二元金属氧化物或锂盐；
[0010]所述含卤素高分子聚合物为聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚化氯乙烯、聚偏氯乙烯、溴化丁二烯共聚物、溴化聚丁二烯聚合物、溴化聚苯乙烯共聚物中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述锂二元金属氧化物为Li2O2、Li2O、Li3N中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述锂盐为Li2ZrO3、Li2TiO3、Li2CrO4、Li2Cr2O7、Li4SiO4、Li2SiO3、Li3AsO4、Li2SeO4、Li2SeO3、LiVO3、LiAlO2、Li3PO4、Li2B8O
13
、Li2B4O7、LiBO2、LiPF6、Li3AlF6、Li2SnF6或LiAsF6中的一种或多种。
[0013]进一步地，所述基膜的厚度为5μm
‑
30μm；所选基膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。
[0014]进一步地，所述陶瓷涂层的厚度与所述基膜的厚度之比小于或等于3:10；所述陶瓷涂层为含有三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化镁、碳酸钡、硫酸钡，钛酸钡、硫酸钙中的一种或多种复合形成的混合物层。
[0015]本专利技术还提供一种用于正极定向补锂的复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1：将陶瓷涂层浆料涂覆在基膜的相对两侧，烘干后得到含有陶瓷涂层的基膜；
[0017]S2:将含锂化合物和含卤素高分子聚合物按照质量比为(80％
‑
98％):(2％
‑
20％)加入到溶剂中均匀混合，得到补锂浆料；
[0018]S3:将补锂浆料涂覆在含有陶瓷涂层的基膜面向正极的一侧，涂覆厚度为0.5μm
‑
10μm，然后在50
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120℃下干燥，得到补锂复合隔膜。
[0019]进一步地，所述溶剂为水或N
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甲基吡咯烷酮中的任一种。
[0020]本专利技术提出的一种用于正极定向补锂的复合隔膜及其制备方法，通过采用设置有陶瓷涂层的基膜作为补锂涂层的涂覆基膜，可以有效地解决涂覆的所述补锂涂层堵塞所述基膜上的锂离子通道的问题，从而保证锂离子的传输率；同时无需改变现有的锂离子电池制作工艺，并且，相较于普通基膜，含有陶瓷涂层的基膜热塑性和耐酸性更加优良。通过将含锂化合物和含卤素高分子聚合物复合形成的混合物层作为补锂涂层，其中若含锂化合物选用二元锂化物可减少涂覆厚度，使锂离子电池体积能量密度更高；若含锂化合物选用锂盐，使得补锂后的氧化物负离子能有效的增强复合隔膜的机械韧性，提高复合隔膜的耐热性能；采用含卤素高分子聚合物可使复合隔膜与正极材料粘结在一起，代替了传统的贴合，缩短了锂离子穿越隔膜路径，降低了两者之间的界面极化效应。本专利技术可以有效实现锂离子电池的补锂效果，提高锂离子电池的首次库伦效率及电池克容量。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0022]图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于正极定向补锂的复合隔膜，其特征在于，包括基膜、以及分别设置在所述基膜相对两侧的陶瓷涂层；所述陶瓷涂层朝向正极的一侧还设置有补锂涂层；所述补锂涂层为含锂化合物与含卤素高分子聚合物按质量比为(80％
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98％):(2％
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20％)复合形成的混合物层。2.根据权利要求1所述的用于正极定向补锂的复合隔膜，其特征在于，所述补锂涂层的厚度为0.5μm
‑
10μm。3.根据权利要求1所述的用于正极定向补锂的复合隔膜，其特征在于，所述含锂化合物的平均粒径为10nm
‑
5μm；所述含锂化合物为锂二元金属氧化物或锂盐；所述含卤素高分子聚合物为聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚化氯乙烯、聚偏氯乙烯、溴化丁二烯共聚物、溴化聚丁二烯聚合物、溴化聚苯乙烯共聚物中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的用于正极定向补锂的复合隔膜，其特征在于，所述锂二元金属氧化物为Li2O2、Li2O、Li3N中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的用于正极定向补锂的复合隔膜，其特征在于，所述锂盐为Li2ZrO3、Li2TiO3、Li2CrO4、Li2Cr2O7、Li4SiO4、Li2SiO3、Li3AsO4、Li2SeO4、Li2SeO3、LiVO3、LiAlO2、Li3PO4、Li2B8O
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、Li2B4O7、LiBO2、LiPF6、Li3Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，郭盼，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：