补锂膜及其制备方法、复合补锂隔膜和锂离子电池技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种补锂膜及其制备方法、复合补锂隔膜和锂离子电池，所述补锂膜包括粘结剂、导电聚合物和掺杂在所述导电聚合物中的锂，所述粘结剂经纤维化后，再经压制过程形成呈网络化结构的粘结剂，所述导电聚合物分散在所述粘结剂上。本发明专利技术提供的补锂膜可以提升锂离子电池首次库伦效率和循环性能，且其制备过程无需溶剂、操作简单。简单。简单。

【技术实现步骤摘要】
补锂膜及其制备方法、复合补锂隔膜和锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种补锂膜及其制备方法、复合补锂隔膜和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池的基本组成成分有正极极片、负极极片、隔离膜、电解液及其它组件。其中，隔离膜的主要作用是用来隔绝正极和负极，其多孔结构可以充当正负极之间锂离子传导的通道，也能够吸附电解液保证电池能够长久的循环。电池的初始循环过程由于负极表面生成的固态电解质膜消耗体系的锂离子会导致电池的首次库伦效率降低，为了补充体系中损失的锂离子，相关
的人员使用补锂技术，也就是用额外的锂源补充这些锂离子并为电池的长循环提供更多的锂离子。
[0003]中国专利CN113078417A公开了一种复合补锂隔膜及其二次电池，该隔膜使用递进的补锂层，第一层补锂层含有少量的锂，第二层为高含量的锂层，最外层为陶瓷层，其制备工艺需要经过多次合浆和涂布，制备过程很繁琐，并不满足量产的需求。
[0004]因此，开发一种制备过程无需溶剂、操作简单且能提升锂离子电池首次库伦效率和循环性能的补锂膜具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供了一种补锂膜及其制备方法、复合补锂隔膜和锂离子电池，本专利技术提供的补锂膜可以提升锂离子电池首次库伦效率和循环性能，且其制备过程无需溶剂、操作简单。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种补锂膜，所述补锂膜包括粘结剂、导电聚合物和掺杂在所述导电聚合物中的锂，所述粘结剂经纤维化后，再经压制过程形成呈网络化结构的粘结剂，所述导电聚合物分散在所述粘结剂上。
[0008]本专利技术提供的补锂膜可以提升锂离子电池首次库伦效率和循环性能，且其制备过程无需溶剂、操作简单。
[0009]上述补锂膜中，作为一种优选实施方式，所述粘结剂包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)中的至少一种。
[0010]上述补锂膜中，作为一种优选实施方式，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯撑乙烯、聚对苯中的至少一种。
[0011]上述补锂膜中，作为一种优选实施方式，锂源为金属锂粉。
[0012]上述补锂膜中，作为一种优选实施方式，所述导电聚合物、掺杂在所述导电聚合物中的锂和所述粘结剂的质量比为(65
‑
97)：(1
‑
30)：(2
‑
5)，例如可以为68：30：2、78：20：2、88：10：2或90:5:5等。
[0013]上述补锂膜中，作为一种优选实施方式，所述补锂膜的厚度为1
‑
10μm(例如可以为
1μm、3μm、5μm、7μm或10μm等)，优选1
‑
5μm。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种根据第一方面所述的补锂膜的制备方法，包括：将所述导电聚合物、锂源和所述粘结剂经混料工序、纤维化工序、压片工序后得到初始薄片，之后对所述初始薄片施加电流，完成导电聚合物中锂的掺杂，得到所述补锂膜。
[0015]本专利技术提供的补锂膜的制备方法未使用溶剂，避免了溶剂对锂金属造成的影响，避免了锂副产物的生产，安全性高，操作简单，满足量产的需求。
[0016]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述制备方法包括以下步骤：
[0017]S1(混料工序)、将所述导电聚合物、锂源和所述粘结剂在混料机中均匀混合，得到第一混料；
[0018]S2(纤维化工序)、将所述第一混料进行纤维化，得到第二混料；
[0019]S3(压片工序)、将所述第二混料通过压辊压成初始膜片；
[0020]S4、将所述初始膜片与外接电源相连，以对所述初始膜片施加电流，完成导电聚合物中锂的掺杂，得到所述补锂膜。
[0021]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述导电聚合物、锂源和所述粘结剂的质量比为(65
‑
97)：(1
‑
30)：(2
‑
5)，例如可以为68：30：2、78：20：2、88：10：2或90:5:5等。
[0022]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1中，所述混料机的转速为1000
‑
8000rpm(例如可以为1000rpm、3000rpm、5000rpm或8000rpm等)，混合时间为10
‑
240min(例如可以为10min、50min、100min、150min或240min等)。
[0023]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S2中，所述纤维化的方式为气流粉碎，所述气流粉碎的气流压力为0.1
‑
1MPa(例如可以为0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa或1MPa等)，所述气流粉碎使用的气体为氮气和/或氩气。
[0024]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S3中，将所述第二混料通过垂直方向的热压辊和水平方向的热压辊压成初始膜片，其中，所述热压辊的温度为30
‑
80℃(例如可以为30℃、50℃或80℃等)，优选40
‑
60℃。
[0025]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S4中，所述初始膜片的两端与外接电源(外电路)相连，以对所述初始膜片施加电流，完成导电聚合物中锂的掺杂，得到所述补锂膜(锂掺杂的导电聚合物薄片)。
[0026]上述补锂膜的制备方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S4中，所述电流的大小为0.1
‑
100mA(例如可以为0.1mA、1mA、5mA、10mA、30mA、50mA、70mA或100mA等)，优选10
‑
50mA，施加电流的时间为1
‑
24h(例如可以为1h、5h、10h、15h、20h或24h等)。
[0027]第三方面，本专利技术提供了一种复合补锂隔膜，所述复合补锂隔膜包括多孔基膜和设置在所述多孔基膜至少一面上的补锂膜，其中，所述补锂膜为第一方面所述的补锂膜，或由第二方面所述的补锂膜的制备方法制备得到的补锂膜。
[0028]这里，所述多孔基膜为常规的设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜。
[0029]本专利技术提供的补锂膜为纤维化后的制备的薄膜，该补锂膜是由许多纤维构建而成，具有很高的抗拉强度，网络结构具有很高的孔隙率并不会堵塞多孔基膜的孔，可以保证电解液顺利通过，补锂薄膜|多孔基膜结构有很好的保液量，能够保证电池在长循环过程中电解液充足。
[0030]与同样厚度的常规隔离膜相比，本专利技术通过将补锂膜与多孔基膜复合在一起，得到的复合补锂隔膜的收缩率较低，可以提高电池的安全性。
[0031]上述复合补锂隔膜中，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补锂膜，其特征在于，所述补锂膜包括粘结剂、导电聚合物和掺杂在所述导电聚合物中的锂，所述粘结剂经纤维化后，再经压制过程形成呈网络化结构的粘结剂，所述导电聚合物分散在所述粘结剂上。2.根据权利要求1所述的补锂膜，其特征在于，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种；和/或，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯撑乙烯、聚对苯中的至少一种；和/或，锂源为金属锂粉；和/或，所述补锂膜的厚度为1
‑
10μm。3.根据权利要求1所述的补锂膜，其特征在于，所述导电聚合物、掺杂在所述导电聚合物中的锂和所述粘结剂的质量比为(65
‑
97)：(1
‑
30)：(2
‑
5)。4.一种根据权利要求1
‑
3中任一项所述的补锂膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将所述导电聚合物、锂源和所述粘结剂经混料工序、纤维化工序、压片工序后得到初始薄片，之后对所述初始薄片施加电流，完成导电聚合物中锂的掺杂，得到所述补锂膜。5.根据权利要求4所述的补锂膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1、将所述导电聚合物、锂源和所述粘结剂在混料机中均匀混合，得到第一混料；S2、将所述第一混料进行纤维化，得到第二混料；S3、将所述第二混料通过压辊压成初始膜片；S4、将所述初始膜片与外接电源相连，以对所述初始膜片施加电流，完成导电聚合物中锂的掺杂，得到所述补锂膜。6.根据权利要求4所述的补锂膜的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：段利强，王贝，
申请(专利权)人：楚能新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：