一种补锂隔膜及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种补锂隔膜及其制备方法和用途。所述补锂隔膜包括有机隔膜基体以及位于所述有机隔膜基体表面的补锂层，所述补锂层包括无机补锂材料和有机补锂材料。本发明专利技术提供的补锂隔膜，以补锂层替代陶瓷层，同时通过无机补锂剂和有机补锂剂协同作用，使隔膜具有耐热性的同时，还具备了良好的补锂功能，安全性高，实现了高效补锂，提升了电池的首效。提升了电池的首效。

【技术实现步骤摘要】
一种补锂隔膜及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种补锂隔膜及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]现有的补锂产品有正极补锂添加剂和负极补锂添加剂两类，其中正极补锂添加剂使用方法是与正极活性物质混合后涂覆到正极集流体上，作为正极片使用，这样会降低正极活性物质用量，而且正极补锂添加剂通常可逆容量极低，首次充放电后不会对电池容量有贡献，属于惰性无效物质，不利于提高电芯能量密度。
[0003]负极补锂通常使用锂箔、锂粉喷洒在负极片表面，虽然补锂效率高，但是可操作性差，安全隐患大，无法大规模批量生产。
[0004]常规的正极补锂或负极补锂的方法均存在一定的弊端，且一定程度上加入正极或负极补锂剂后，会降低有效活性组分的质量占比，有可能会降低电池的能量密度。
[0005]因此，如何在不降低电芯能量密度的基础上，实现电池的有效补锂，是急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种补锂隔膜及其制备方法和用途。本专利技术提供的补锂隔膜，以补锂层替代陶瓷层，同时通过无机补锂剂和有机补锂剂协同作用，使隔膜具有耐热性的同时，还具备了良好的补锂功能，安全性高，实现了高效补锂，提升了电池的首效。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种补锂隔膜，所述补锂隔膜包括有机隔膜基体以及位于所述有机隔膜基体表面的补锂层，所述补锂层包括无机补锂材料和有机补锂材料。
[0009]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂隔膜的透气度为50～500sec/100ml。
[0010]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂隔膜的热收缩率＜10％，优选＜5％。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂层的厚度≤20μm，优选≤8μm。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述无机补锂材料包括Li5FeO4、Li6CoO4、Li2NiO2、Li2MnO3、Li
5+x
ReO6、Li
4+x
V2O5、磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧或富锂锰基材料中的任意一种或至少两种的组合，其中0≤x≤1。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述有机补锂材料包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂、聚丙烯酸脂
‑
聚丙烯酸锂、苯乙烯
‑
丙烯酸锂或丙烯腈
‑
聚丙烯酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂层还包括陶瓷颗粒。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述陶瓷颗粒包括氧化铝、勃姆石或氧化硅中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂层表面设置有粘结层。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的补锂隔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0018]将补锂浆料涂覆于有机隔膜基体表面，得到所述补锂隔膜；
[0019]其中，所述补锂浆料包括无机补锂材料、有机补锂材料和溶剂。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂浆料以质量份数计，包括：
[0021]无机补锂材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5～40份
[0022]有机补锂材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5～25份；
[0023]溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30～90份。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述补锂浆料中还包括陶瓷颗粒。
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，包括陶瓷颗粒时，所述补锂浆料以质量份数计，包括：
[0026][0027]第三方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、电解液和如第一方面所述的补锂隔膜。
[0028]第四方面，本专利技术提供一种电池模组，所述电池模组包括如第三方面所述的锂离子电池。
[0029]第五方面，本专利技术还提供一种整车车辆，所述整车车辆包括如第三方面所述的锂离子电池或如第四方面所述的电池模组。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术提供的补锂隔膜，不仅仅起到了电池隔膜的作用，其中的补锂层还可以实现有效地补锂，且补锂层中无机补锂材料和有机补锂材料通过协同作用，大大提升了补锂效率，在不降低电芯能量密度的基础上，实现了电池首效的提升，同时不增加工序，无额外成本投入，无安全隐患，且补锂层同样还起到了陶瓷隔膜中陶瓷层的作用，降低了陶瓷材料的引入，减轻了电池重量，且具备耐热性以及较好的安全性能。
具体实施方式
[0032]下面通过具体实施例来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0033]在一个具体实施方式中，本专利技术提供一种补锂隔膜，所述补锂隔膜包括有机隔膜基体以及位于所述有机隔膜基体表面的补锂层，所述补锂层包括无机补锂材料和有机补锂材料。
[0034]本专利技术提供的有机隔膜基体，即为常规的用于电池隔膜中的有机膜层结构，包括但不限于聚烯烃类隔膜、纤维隔膜、无纺布隔膜或PI隔膜等。
[0035]本专利技术提供的补锂隔膜，不仅仅起到了电池隔膜的作用，其中的补锂层还可以实现有效地补锂，且补锂层中无机补锂材料和有机补锂材料通过协同作用，有机补锂材料同样起到了粘结剂的作用，大大提升了补锂效率，在不降低电芯能量密度的基础上，实现了电池首效的提升，同时不增加工序，无额外成本投入，无安全隐患，且补锂层同样还起到了陶瓷隔膜中陶瓷层的作用，降低了陶瓷材料的引入，减轻了电池重量，且具备耐热性以及较好的安全性能。
[0036]本专利技术提供的补锂层中，无机补锂材料和有机补锂材料通过协同作用，两者缺一不可，才可实现快速有效补锂，且无需额外加入新的分散剂、导电剂或粘结剂，而如果补锂层中只含有无机补锂材料，则补锂效率差，无法实现高效补锂性能改善，同时不能在补锂的基础上提高电芯的倍率性能，而如果补锂层中只含有有机补锂材料，不仅会导致涂覆成本太高(因为有机材料成本高)；而且有机材料提供的可脱嵌锂的数量非常有限，这是因为有机补锂剂在脱锂后会变成惰性物质，所以有机材料涂覆过多的话会堵塞隔膜孔，影响隔膜的离子导通性，增加电池内阻，因此可以提供的补锂量有限。
[0037]作为具体实施方式中一个优选的技术方案，所述补锂隔膜的透气度为50～500sec/100ml，例如50sec/100ml、60sec/100ml、70sec/100ml、80sec/100ml、90sec/100ml或100sec/100ml等。
[0038]作为具体实施方式中一个优选的技术方案，所述补锂隔膜的热收缩率＜10％，例如9％、8％、6％、5％、4.5％、4.3％、4％、3.8％、3.5％或3％等，优选＜5％。
[0039]作为具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补锂隔膜，其特征在于，所述补锂隔膜包括有机隔膜基体以及位于所述有机隔膜基体表面的补锂层，所述补锂层包括无机补锂材料和有机补锂材料。2.根据权利要求1所述的补锂隔膜，其特征在于，所述补锂隔膜的透气度为50～500sec/100ml；优选地，所述补锂隔膜的热收缩率＜10％，优选＜5％；优选地，所述补锂层的厚度≤20μm，优选≤8μm。3.根据权利要求1或2所述的补锂隔膜，其特征在于，所述无机补锂材料包括Li5FeO4、Li6CoO4、Li2NiO2、Li2MnO3、Li
5+x
ReO6、Li
4+x
V2O5、磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧或富锂锰基材料中的任意一种或至少两种的组合，其中0≤x≤1；优选地，所述有机补锂材料包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂、聚丙烯酸脂
‑
聚丙烯酸锂、苯乙烯
‑
丙烯酸锂或丙烯腈
‑
聚丙烯酸锂中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的补锂隔膜，其特征在于，所述补锂层还包括陶瓷颗粒；优选地，所述陶瓷颗粒包括氧化铝、勃姆石或氧化硅中的任意一种或至少两种的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：申津婧，高秀玲，马华，刘峰，闾陈立，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：