一种锂电池功能复合隔膜及其制备方法和含该隔膜的锂电池技术

本发明专利技术公开了一种锂电池功能复合隔膜及其制备方法和含该隔膜的锂电池，制备方法包括以下步骤：将锂电池有机亲锂隔膜作为基材，在保温条件下将熔融态的锂覆载到基材上，冷却固化后形成锂层得到所述锂电池功能复合隔膜；其中，所述锂电池有机亲锂隔膜包括锂电池有机隔膜和涂覆在所述锂电池有机隔膜表面的涂层；所述涂层的原料包括松香树脂、氧化锌、二氧化硅、氧化镁、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一种或多种。与其他预锂化方法相比，本发明专利技术所述方法简单，所制涂层均一且厚度易于控制，后续电池制备过程中能更好的保护预锂涂层的完整性，电池的使用安全性得到提升。安全性得到提升。安全性得到提升。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池功能复合隔膜及其制备方法和含该隔膜的锂电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜
，具体涉及一种锂电池功能复合隔膜及其制备方法和含该隔膜的锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于工作电压高、电流放电能力强、环境友好等优点，在便携式电子设备和电动汽车中得到了广泛的关注。随着对高能量密度锂离子电池的需求不断增加，如何提升锂电池的能量密度已成为高性能锂离子电池的重点突破方向。
[0003]在锂离子电池使用过程中，普遍存在一个问题：在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液在石墨等负极材料的表面进行还原分解，形成一层固态电解质界面膜(SEI)，而这个SEI膜的形成会造成正极中锂的消耗，这个过程是不可逆转的，同时SEI膜的形成及消耗都需要消耗正极中的锂，造成了首次循环的库伦效率偏低，降低了锂离子电池的容量及能量密度。为了解决这个问题，人们研究了预锂化技术，通过预锂化补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。合适的预锂化不但可以提高正极的克容量提高电池能量密度，还可以减弱硅负极循环过程中前期的急剧衰减提高电池的整体循环性能，同时还可以提高放电中压，进一步提升能量密度。然而现有的一些预锂化技术均存在一些缺点。
[0004]根据添加的方式可以简单地分为正极预锂化和负极预锂化两大类：正极预锂化通常采用化学合成法，在合成材料的过程中添加锂源，这种方法适合商业应用，但如何寻找稳定的锂源是现在要突破的方向。负极预锂化通常采用电化学预锂化，电化学预锂化的反应时间较长，耗时且不易控制，电化学预锂化后的负极化学反应性高，不能稳定地储存在空气中，这就要求剩余的电池制造过程必须在惰性气体条件下进行，成本较高，限制了其实际应用。
[0005]已公开的隔膜补锂技术如公开号为CN114497898A的中国专利申请文献公开了一种补锂隔膜、制备方法及锂离子电池，通过补锂化合物与添加剂混合成补锂层浆料涂覆得到补锂隔膜；公开号为CN112928381A的中国专利申请文献公开了锂离子电池的补锂电极片、补锂隔膜及其制备方法，将金属锂或锂合金与添加成分的混合物加热熔融，得到混合锂浆，然后涂覆在薄膜上，得到补锂隔膜。这类补锂方法锂含量低，且直接在锂粉或锂中添加成分，增加了不参与电化学反应物质的质量，降低了电池的能量密度等电化学性能。
[0006]因此，为了更好地既能够有效地提高电池首效，又能大幅度提高电池的整体循环性能，目前亟需新型预锂化技术的开发。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于如何有效提高电池首效及电池的整体循环性能。
[0008]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0009]一种锂电池功能复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：将锂电池有机亲锂隔膜作
为基材，在保温条件下将熔融态的锂覆载到基材上，冷却固化后形成锂层得到所述锂电池功能复合隔膜；其中，所述锂电池有机亲锂隔膜包括锂电池有机隔膜和涂覆在所述锂电池有机隔膜表面的涂层；所述涂层的原料包括松香树脂、氧化锌、二氧化硅、氧化镁、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一种或多种。
[0010]优选地，所述保温的温度为150～250℃，精度为
±
2℃。
[0011]优选地，所述锂电池有机隔膜选自聚乙烯隔膜、聚丙烯和PE复合隔膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯隔膜、聚酰亚胺隔膜、芳纶隔膜中的一种。
[0012]优选地，所述涂层的原料包括松香树脂。
[0013]优选地，在锂层表面还包括隔离层；所述隔离层为有机聚合物材料制成；所述隔离层厚度为1μm～20μm。
[0014]优选地，所述锂层的厚度为0.1μm～50μm。
[0015]优选地，所述锂层的厚度为0.5μm～10μm。
[0016]优选地，所述有机聚合物材料为聚酯类、聚砜类、聚烯烃类材料中的一种。
[0017]优选地，所述隔离层厚度为5μm～12μm。
[0018]优选地，所述冷却的方式为水冷、风冷或自然冷却，冷却温度为室温，冷却时间为0.5～3h。
[0019]优选地，将熔融态的锂滴加到基材上，且滴加熔融态锂在手套箱中进行，所述的手套箱环境为水含量<1ppm，氧含量<1ppm。
[0020]本专利技术还提出一种锂电池功能复合隔膜，采用所述的锂电池功能复合隔膜的制备方法制备而成。
[0021]本专利技术还提出一种锂电池，包括正极、负极、隔膜、电解液，所述隔膜为所述的锂电池功能复合隔膜。
[0022]本专利技术的优点在于：本专利技术提供了一种锂电池功能复合隔膜的制备方法，其属于熔融预锂化，其首先采用特定的涂层对隔膜进行了改性，提高了其亲锂性，能使纯锂直接加在隔膜上，与其他预锂化方法相比，所得到的预锂化隔膜锂含量高，有更好的均匀性，能够精准控制涂覆厚度，且能保证后续电芯制程的稳定性，所需时间较短，有利于规模化生产。应用该补锂隔膜的锂电池，具有较高的循环寿命和首效，且使用的安全性得到提升。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1
‑
6和对比例1
‑
6中制备的隔膜实验电池首次库伦效率箱线图；
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的隔膜实验电池常温循环曲线；
[0025]图3为本专利技术对比例1制备的隔膜实验电池常温循环曲线；
[0026]图4为本专利技术实施例1制备方法过程示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出
创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0029]实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
[0030]以下实施例和对比例中，滴加熔融态锂在手套箱中进行，所述的手套箱环境为水含量<1ppm，氧含量<1ppm。
[0031]实施例1
[0032]图4为本专利技术实施例1制备方法示意图，参照图4，一种锂电池功能复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0033]将厚度为12μm的PI基膜表面涂覆质量分数5％的松香树脂醇溶液后得到涂层厚度为1μm的涂层隔膜作为基材1，平铺于200℃保温台5上，熔融态的锂2均匀滴加到基材1上，自然冷却1小时后得到厚度为1μm的锂层4，在锂层4表面包覆一层聚甲基丙烯酸酯隔离层3，以防止表面锂金属被氧化，此时即完成隔膜预锂化得到所述锂电池功能复合隔膜；其中，所述隔离层3厚度为5μm。
[0034]实施例2
[0035]一种锂电池功能复合隔膜的制备方法，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池功能复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将锂电池有机亲锂隔膜作为基材，在保温条件下将熔融态的锂覆载到基材上，冷却固化后形成锂层得到所述锂电池功能复合隔膜；其中，所述锂电池有机亲锂隔膜包括锂电池有机隔膜和涂覆在所述锂电池有机隔膜表面的涂层；所述涂层的原料包括松香树脂、氧化锌、二氧化硅、氧化镁、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的锂电池功能复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述保温的温度为150～250℃。3.根据权利要求1所述的锂电池功能复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述锂电池有机隔膜选自聚乙烯隔膜、聚丙烯和PE复合隔膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯隔膜、聚酰亚胺隔膜、芳纶隔膜中的一种。4.根据权利要求1所述的锂电池功能复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述涂层的原料包括松香树脂。5.根据权利要求1所述的锂电池功能复合隔膜的制备方法，其特征在于：在锂层表面还包括隔离层；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢贤莉，陈萌，宫璐，李凯，徐立洋，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：