具有锂离子容量补偿作用的隔膜及其制备方法和电池技术

技术编号：40076703 阅读：14 留言：0更新日期：2024-01-17 01:29

本申请提供一种具有锂离子容量补偿作用的隔膜及其制备方法和电池，所述具有锂离子容量补偿作用的隔膜包括聚合物膜和电解液，所述聚合物膜包括聚合物基体和补锂剂，所述补锂剂分散于所述聚合物基体内。所述补锂剂分散于所述聚合物基体内，以补偿消耗在负极表面形成SEI膜消耗的锂离子损失，从而提高全电池的首圈库伦效率，并且聚合物基体较为稳定，补锂剂的分解不会对聚合物基体的结构稳定性造成影响，不会影响隔膜的性能。

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【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池，尤其涉及一种具有锂离子容量补偿作用的隔膜及其制备方法和电池。

技术介绍

1、目前的锂离子电池的补锂方式主要包括两种：正极补锂工艺和隔膜补锂工艺，这两种补锂方式虽然可以在一定程度上修复负极侧形成固体电解质界面膜（solidelectrolyte interface、sei膜）时导致的不可逆锂损耗，以提升电池的循环寿命。但是，补锂剂的加入会破坏正极极片或隔膜的结构、稳定性以及其电化学性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种具有锂离子容量补偿作用的隔膜及制备方法和电池。

2、基于上述目的，本申请第一方面提供了一种具有锂离子容量补偿作用的隔膜，包括：聚合物膜和电解液，所述聚合物膜包括聚合物基体和补锂剂，所述补锂剂分散于所述聚合物基体内，所述电解液分散于所述聚合物膜的内部和表面以形成凝胶态的隔膜。

3、可选地，所述补锂剂包括li6coo4、li3n、li5feo4、li2o2、li2ohcl中的至少一种。

4、可选地，所述补锂剂占所述聚合物基体的重量百分比为5~15wt.%。

5、可选地，所述聚合物基体为聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物。

6、可选地，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为0.5~2：1。

7、本申请第二方面提供了一种上述第一方面任一项所述的具有锂离子容量补偿作用的隔膜的制备方法，包括：

8、将聚合物基体溶于溶剂中，得到聚合物凝胶；

9、将补锂剂分散于所述聚合物凝胶中，加热混合，得到掺杂凝胶；

10、移除所述掺杂凝胶中的溶剂，得到聚合物膜；

11、将所述聚合物膜置于锂离子电解液中活化，得到具有锂离子容量补偿作用的凝胶态的隔膜。

12、可选地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和乙二醇的混合液，所述n,n-二甲基甲酰胺和乙二醇的重量比为8~10：1。

13、可选地，所述移除所述掺杂凝胶中的溶剂，得到聚合物膜，包括：将所述掺杂凝胶浇注于基板上，干燥以移除溶剂，得到所述聚合物膜；其中，所述干燥的温度为60~70℃，干燥的时间为24~36 h。

14、可选地，所述活化的时间为6~24h。

15、本申请第三方面提供了一种电池，包括上述第一方面任一项所述的具有锂离子容量补偿作用的隔膜或上述第二方面任一项所述制备方法制备得到的具有锂离子容量补偿作用的隔膜，以及正极极片和负极极片。

16、从上面所述可以看出，本申请提供的具有锂离子容量补偿作用的隔膜及制备方法和电池，所述补锂剂分散于所述聚合物基体内，在初始充电过程中电压达到补锂剂的分解电压后，补锂剂发生分解，可提供锂离子，以补偿消耗在负极表面形成sei膜消耗的锂离子损失，从而提高电池的循环寿命，并且补锂剂可以增大聚合物基体的孔隙率，进而提高隔膜的离子电导率。同时，聚合物基体较为稳定，补锂剂的分解不会对聚合物基体的结构稳定性造成影响，不会影响隔膜的性能。另外，具有锂离子容量补偿作用的隔膜包括聚合物膜和电解液，将隔膜与电解液融合到一起，形成了凝胶态的电解质隔膜，这种凝胶态的电解质隔膜具有柔弹性的表、界面特性，可有效缓解锂枝晶带来的负面影响，降低热失控带来的风险，安全性要优于液态电解质，同时其离子电导率要优于固态电解质。

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【技术保护点】

1.一种具有锂离子容量补偿作用的隔膜，其特征在于，包括：聚合物膜和电解液，所述聚合物膜包括聚合物基体和补锂剂，所述补锂剂分散于所述聚合物基体内，所述电解液分散于所述聚合物膜的内部和表面以形成凝胶态的隔膜。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述补锂剂包括Li6CoO4、Li3N、Li5FeO4、Li2O2、Li2OHCl中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述补锂剂占所述聚合物基体的重量百分比为5~15wt.%。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述聚合物基体为聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物。

5.根据权利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为0.5~2：1。

6.一种权利要求1~5任一项所述的具有锂离子容量补偿作用的隔膜的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇的混合液，所述N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇的重量比为8~10：1。</p>

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述移除所述掺杂凝胶中的溶剂，得到聚合物膜，包括：将所述掺杂凝胶浇注于基板上，干燥以移除溶剂，得到所述聚合物膜；其中，所述干燥的温度为60~70℃，干燥的时间为24~36 h。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活化的时间为6~24h。

10.一种电池，包括权利要求1~5任一项所述的具有锂离子容量补偿作用的隔膜或权利要求6~8任一项所述制备方法制备得到的具有锂离子容量补偿作用的隔膜，以及正极极片和负极极片。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述补锂剂包括li6coo4、li3n、li5feo4、li2o2、li2ohcl中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述补锂剂占所述聚合物基体的重量百分比为5~15wt.%。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述聚合物基体为聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物。

5.根据权利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为0.5~2：1。

6.一种权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾涛，王晓彤，俞宝龙，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人