金属锂电池的复合涂层隔膜及其制备方法和相应的锂电池技术

本发明专利技术涉及一种用于锂电池的复合涂层隔膜及其制备方法和相应的锂电池。该复合涂层隔膜包括：基膜；设置于基膜上的固态电解质涂层；以及，设置在所述固态电解质涂层上的亲锂氧化物涂层；其中，所述固态电解质涂层包含能与锂枝晶反应的固态电解质，所述亲锂氧化物涂层包含能与锂金属通过原位电化学或化学反应形成锂合金的亲锂氧化物。对于本发明专利技术的复合涂层隔膜，通过设定于隔膜上的特定成对涂层，使得在均匀化锂离子流的同时，有效地抑制锂枝晶增长，从而提高电池安全性，并且制备方法简单，易于工业化推广和生产。当本发明专利技术的锂电池中采用含氟电解液时，本申请所涉及的涂层与含氟电解液的联用使得锂电池具有极其优异的安全快充效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
金属锂电池的复合涂层隔膜及其制备方法和相应的锂电池


[0001]本专利技术涉及金属锂电池领域，尤其涉及用于金属锂电池的复合涂层隔膜，制备该复合涂层隔膜的方法以及包括该复合涂层隔膜的金属锂电池。

技术介绍

[0002]锂电池作为一类电化学储能装置设备，具有无记忆效应、能量密度高以及循环使用寿命长等优点被广泛应用于多个领域，例如应用于便携电子设备、电动汽车中。其中，锂金属具有高的理论能量密度和低的电化学电位而提升电池整体的能量密度同时，还由于超高化学反应活性以及不匀匀的锂沉积而带来一系列核心问题。具体地，高的化学反应活性导致金属锂容易与电解液反应，造成电解液的消耗；不均匀的锂沉积会导致锂枝晶的形成，枝晶容易刺穿隔膜造成短路，并且在脱锂时枝晶会从根部脱离，形成“死锂”，造成不可逆的容量损失。由于锂沉积特点，金属锂电池动力学性能差，尤其表现为快充性能差。快充过程尤其容易产生锂枝晶，阻碍金属锂电池的实际应用。
[0003]现如今，诸多研究集中于解决锂枝晶生长的问题。例如，已经报道了在隔膜上涂敷无机锂离子导体和锂盐等材料来诱导锂沉积过程中的锂离子均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池的复合涂层隔膜，包括：基膜；设置在所述基膜上的固态电解质涂层；以及，设置在所述固态电解质涂层上的亲锂氧化物涂层；其中，所述固态电解质涂层为单层或多层的形式，包含能与锂枝晶反应的固态电解质；所述亲锂氧化物涂层为单层或多层的形式，包含能与锂金属通过原位电化学或化学反应形成锂合金的亲锂氧化物。2.根据权利要求1所述的所述复合涂层隔膜，其中，所述能与锂枝晶反应的固态电解质选自LIPON型电解质、NASICON型电解质、石榴石型电解质、钙钛矿型电解质、反钙钛矿型电解质和LISICON型电解质中的一种或多种；尤其选自磷酸钛铝锂Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3，磷酸锗铝锂Li
1+y
Al
y
Ge2‑
y
(PO4)3，锂镧钛氧Li
z
La
2/3
‑
z/3
TiO3，锂镧锆氧Li7La3Zr2O
12
以及Li
10
GeP2S
12
，Li
10
SnP2S
12
中的一种或多种的组合，其中0<x≤1.5，0<y≤1，0<z≤1.5；所述能与锂金属通过原位电化学或化学反应形成锂合金的亲锂氧化物是与锂反应吉布斯自由能在
‑
150～
‑
350mol
‑1的金属氧化物，尤其选自氧化锌、氧化亚锰、四氧化三锰、氧化亚铁、V2O3、Cr2O3、Cr3O4中的一种或多种的组合。3.根据权利要求2所述的复合涂层隔膜，其中，所述固态电解质涂层进一步包括分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂，并且所述固态电解质与分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的优选质量比为100:(0.3～0.8):(1～9):(3～10):(0.4～1.2)；所述亲锂氧化物涂层进一步包括分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂，并且所述亲锂氧化物与分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的优选质量比为100:(0.3～0.8):(1～9):(3～10):(0.4～1.2)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合涂层隔膜，其中，所述固态电解质涂层和所述亲锂氧化物涂层的总厚度为0.1～10μm；其中，所述固态电解质涂层的厚度为0.05～5μm，所述亲锂氧化物涂层的厚度为0.05～5μm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合涂层隔膜，其中，所述固态电解质涂层为多层的形式，并且所述亲锂氧化物涂层为多层的形式；其中所述固态电解质涂层和所述亲锂氧化物的层数相同并且交替设置；其中所述多层形式的固态电解质涂层中各固态电解质涂层的离子电导随该层与基膜距离的增加而增大，所述多层形式的亲锂氧化物涂层中的各亲锂氧化物涂层的亲锂程度随该层与基膜距离的增加而增大。6.一种制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖晨曦，赵言，蔡博然，杨琪，邱纪亮，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：