一种复合隔膜及其制备方法和二次电池技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种复合隔膜，包括基膜、设置于所述基膜至少一表面的固态电解质层、设置于所述固态电解质层远离所述基膜一侧表面的保护层、设置于所述基膜远离所述功能层一侧表面的陶瓷层。本发明专利技术的一种复合隔膜，设置有固态电解质层，能够提高离子传输速率，保护层完全包覆固态电解质层，起到保护作用，当锂枝晶刺穿保护层与固态电解质层接触时，固态电解质层与锂反应，从而消耗锂，避免锂枝晶进一步刺穿隔膜，提高隔膜的安全性能。全性能。全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔膜及其制备方法和二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种复合隔膜及其制备方法和二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池已经逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分，在追求更高能力密度和循环性能的同时，安全性能也成为关注的焦点。隔膜作为锂离子电池主材之一，起到将正负极分隔，保证锂离子顺利通过，并且阻止电子传输的作用。但是隔膜大多数为聚烯烃材料，熔点很低，机械强度差，异物或锂枝晶很容易刺穿隔膜，从而导致电芯失效。3C类隔膜通过在基膜表面涂覆陶瓷涂层，在一定程度上提高了隔膜的安全性能，然而陶瓷涂层中陶瓷是以颗粒形式存在，在发生锂枝晶时，不能对锂金属起到很好的防御作用，从而锂枝晶将刺穿隔膜，使电芯发生失效。
[0003]对此，需要对现有隔膜涂层结构进行进一步优化，从而在保证其离子导通性能不变的前提下，提高隔膜材料的安全性能。
[0004]而氧化物固态电解质(例如，磷酸钛铝锂或锂镧钛氧等)，在常温下具有极高的离子电导率，能够为锂离子传输提供通道，是一种具有发展前景的固态电解质材料。然后其对锂金属不稳定，能够与锂金属反应，生成一种新的物质，该物质仍具有一定的离子电导率。
[0005]基于此，氧化物固态电解质可以用于制备一种功能型隔膜涂层，在电芯发生锂枝晶时，通过消耗失效的锂枝晶，保证电芯的正常使用，提高电芯安全性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合隔膜，具有良好的机械性能和安全性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种复合隔膜，包括基膜、设置于所述基膜至少一表面的固态电解质层、设置于所述固态电解质层远离所述基膜一侧表面的保护层、设置于所述基膜远离所述功能层一侧表面的陶瓷层。
[0009]其中，所述陶瓷层远离所述基膜的一侧表面设置有第一粘接层，所述保护层远离所述固态电解质层的一侧表面设置有第二粘接层。
[0010]其中，所述固态电解质层包括固态电解质和第一分散剂，所述固态电解质与第一分散剂的质量比为1～10000:1～2。
[0011]其中，所述固态电解质包括磷酸钛铝锂、锂镧钛氧中的一种或两种，所述第一分散剂为多聚羧酸铵、聚乙二醇、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的一种或者多种的混合。
[0012]其中，所述保护层包括陶瓷材料和第二分散剂，所述陶瓷材料与第二分散剂的质量比为90～110:1～2。
[0013]其中，所述陶瓷材料包括氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化镁、氢氧化镁、聚环氧乙烷中的一种或多种的混合。
[0014]其中，所述陶瓷层包括氧化铝或勃姆石中的一种或两种。
[0015]其中，所述第一粘接层包括聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏二氟乙烯中的一种或两种，所述第二粘接层包括聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏二氟乙烯中的一种或两种。
[0016]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合隔膜的制备方法，可控性好，可批量生产。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0018]一种复合隔膜的制备方法，包括以下制备方法：
[0019]步骤S1、将固态电解质、第一分散剂加入第一溶剂中，搅拌分散得到功能浆料；
[0020]步骤S2、将陶瓷材料、第二分散剂加入第二溶剂中，搅拌分散得到保护浆料；步骤S3、将功能浆料涂覆于基膜的一表面干燥形成固态电解质层，在固态电解层的表面涂覆功能浆料，干燥形成保护层；
[0021]步骤S4、在基膜的另一表面涂覆陶瓷浆料，干燥形成陶瓷层，制得复合陶瓷。
[0022]其中，复合隔膜的制备方法，还包括在陶瓷层表面设置第一粘接层，在保护层的表面设置第二粘接层。
[0023]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，具有良好的循环性能和安全性能。
[0024]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0025]一种二次电池，包括上述的复合隔膜。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种复合隔膜，设置有固态电解质层，能够减少电解液的使用，在电解液较少的情况下，仍能够起到传输锂离子的作用；在固态电解质层的远离基膜一侧表面设置有保护层，在负极储存的锂不会消耗，电芯能够正常使用，而且当负极发生锂金属析出，并发生锂枝晶生长时，锂金属接触到固态电解质层，锂将与固态电解质层发生反应，从而消耗锂，避免锂枝晶刺穿隔膜，保证电芯安全；在基膜的另一侧设置有陶瓷层，所述陶瓷层能够提高基膜的浸润性，同时提高基膜的机械强度，降低锂枝晶刺穿的风险。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的结构示意图。
[0028]图2是本专利技术的复合隔膜的SEM图。
[0029]其中：1、基膜；2、固态电解质层；3、保护层；4、陶瓷层；5、第一粘接层；6、第二粘接层。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0031]一种复合隔膜，包括基膜1、设置于所述基膜1至少一表面的固态电解质层2、设置于所述固态电解质层2远离所述基膜1一侧表面的保护层3、设置于所述基膜1远离所述功能
层一侧表面的陶瓷层4，如图1所示。
[0032]本专利技术的一种复合隔膜，设置有固态电解质层2，能够减少电解液的使用，在电解液较少的情况下，仍能够起到传输锂离子的作用；在固态电解质层2的远离基膜1一侧表面设置有保护层3，在负极储存的锂不会消耗，电芯能够正常使用，而且当负极发生锂金属析出，并发生锂枝晶生长时，锂金属接触到固态电解质层2，锂将与固态电解质层2发生反应，从而消耗锂，避免锂枝晶刺穿隔膜，保证电芯安全；在基膜1的另一侧设置有陶瓷层4，所述陶瓷层4能够提高基膜1的浸润性，同时提高基膜1的机械强度，降低锂枝晶刺穿的风险。使用时，将复合隔膜具有固态电解质层2的一侧朝向负极片，将复合隔膜具有陶瓷层4的一侧朝向正极片，当负极片发生锂金属析出并发生锂枝晶生长时，锂金属接触到固态电解质层2时，会与固态电解质层2发生反应，从而消耗锂，保证电芯安全。如图1所示，保护层3设置于固态电解质层2表面，能够将固态电解质层2完全包覆，从而对固态电解质层2进行保护。设置在基膜1另一表面的陶瓷层4能够增加基膜1的浸润性以及增加基膜1的机械强度。在基膜1的两侧表面设置固态电解质层2能够提高消耗锂能力，进一步避免析锂；当固态电解质层2设置于基膜1的一侧时，避免两层固态电解质层2导致的厚度增加，优选地，固态电解质层设置于基膜1靠近负极片的一侧，能够对负极片出现的析锂进行消耗，提高电芯安全。
[0033]在一些实施例中，陶瓷层4远离所述基膜1的一侧表面设置有第一粘接层5，所述保护层3远离所述固态电解质层2的一侧表面设置有第二粘接层6。第一粘接层5和第二粘接层6均使用粘接浆料进行涂覆，厚度薄，主要起到粘接作用，保证隔膜与极片紧密粘接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其特征在于，包括基膜、设置于所述基膜至少一表面的固态电解质层、设置于所述固态电解质层远离所述基膜一侧表面的保护层、设置于所述基膜远离所述功能层一侧表面的陶瓷层。2.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述陶瓷层远离所述基膜的一侧表面设置有第一粘接层，所述保护层远离所述固态电解质层的一侧表面设置有第二粘接层。3.根据权利要求1或2所述的复合隔膜，其特征在于，所述固态电解质层包括固态电解质和第一分散剂，所述固态电解质与第一分散剂的质量比为1～10000:1～2。4.根据权利要求3所述的复合隔膜，其特征在于，所述固态电解质包括磷酸钛铝锂、锂镧钛氧中的一种或两种，所述第一分散剂为多聚羧酸铵、聚乙二醇、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的一种或者多种的混合。5.根据权利要求1所述的复合隔膜，其特征在于，所述保护层包括陶瓷材料和第二分散剂，所述陶瓷材料与第二分散剂的质量比为90～110:1～2。6.根据权利要求5所述的复合隔膜，其特征在于，所述陶瓷材料包括氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，邓豪，马斌，吴声本，陈杰，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：