【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于锂金属电池的γ-氧化铝隔膜(separator)。
技术介绍
1、锂金属电池(lmb)是具有金属锂阳极的可充电电池。阳极通过多孔隔膜与阴极分离，从而允许电解质通过。lmb可以是薄且柔性，可以递送高能量，并且可以在很宽的温度范围内运行。这些电池是耐用的，具有很长的贮存寿命。
2、图1描绘了具有液体电解质的锂离子电池(lib)100。锂离子电池100包括阳极102和阴极104。阳极102和阴极104由隔膜106分离。阳极102包括阳极集流体108和与阳极集流体接触的阳极材料110。阴极104包括阴极集流体112和集流体108和阴极集流体112通过封闭的外部电路118进行电耦合。阳极材料110和阴极材料114是锂离子120可以迁移到其中或从其中迁移出的材料。在嵌入(或插入)期间，锂离子进入电极(阳极或阴极)材料。在脱嵌(或脱出)期间，即相反过程，锂离子从电极(阳极或阴极)材料中移出。当lib放电时，锂离子从阳极材料中脱嵌，并且嵌入阴极材料中。当电池充电时，锂离子从阴极材料中脱嵌，并且嵌入阳极材料中。图1中的箭头描绘了在充电和放电期间锂离子通过隔膜106的移动。
技术实现思路
1、本公开描述电极涂覆的隔膜，其由在镍锰钴氧化物(nmc)阴极上刮涂板状γ-氧化铝颗粒与液体碳酸盐电解质结合以生产锂金属电池。相对于球形γ-氧化铝颗粒，这些板状颗粒以更紧凑的方式进行堆积。因此，在高充电和放电c倍率下导致电池失效的枝晶生长(dendrite propagation)方面，
2、除了所附权利要求的实施例和上述实施例外，以下编号的实施例也具有创新性。
3、实施例1是锂金属电池电极支撑的隔膜，其包括：
4、导电基材；和
5、涂覆在基材上的隔膜，其中隔膜包括板状γ-氧化铝颗粒，并且γ-氧化铝颗粒限定颗粒间的弯曲的孔。
6、实施例2是根据实施例1所述的隔膜，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
7、实施例3是根据实施例1或2所述的隔膜，其中γ-氧化铝颗粒的平均厚度在0.2μm至1μm的范围内。
8、实施例4是根据实施例3所述的隔膜，其中γ-氧化铝颗粒的纵横比在2至10的范围内。
9、实施例5是根据实施例1至4中任一项所述的隔膜，其中孔的实际通路长度与隔膜的厚度的比率大于3。
10、实施例6是根据实施例5所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在100nm至700nm的范围内。
11、实施例7是根据实施例6所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在200nm至600nm的范围内。
12、实施例8是根据实施例7所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在300nm至500nm的范围内。
13、实施例9是根据实施例1至8中任一项所述的隔膜，其中基材包括镍、锰和钴氧化物。
14、实施例10是制备根据实施例1至9中任一项所述的电极支撑的隔膜的方法，其包括:
15、制备板状γ-氧化铝颗粒的浆料；
16、将浆料铺开在导电基材上以生成经涂覆的隔膜；和
17、干燥经涂覆的隔膜以生成电极支撑的隔膜。
18、实施例11是根据实施例10所述的方法，其中将浆料铺开在导电基材上包括将浆料直接铺开在导电基材上。
19、实施例12是锂金属电池，其包括：
20、第一电极；
21、涂覆在第一电极上的隔膜，其中隔膜包括板状γ-氧化铝颗粒，并且γ-氧化铝颗粒限定弯曲的颗粒间的孔；
22、第二电极，其包括锂金属，其中第二电极与隔膜直接接触；和
23、电解质，其与第一电极和第二电极接触。
24、实施例13是根据实施例12所述的电池，其中第一电极为镍锰钴氧化物电极。
25、实施例14是根据实施例12或13所述的电池，其中电解质为液体电解质。
26、实施例15是根据实施例12至14中任一项所述的电池，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
27、实施例16是根据实施例12至15中任一项所述的电池，其中隔膜(eis方法)的弯曲度为至少6。
28、实施例17是根据实施例12至16中任一项所述的电池，其中隔膜的孔隙率在40％至60％的范围内。
29、实施例18是根据实施例12至17中任一项所述的电池，其中隔膜显示出低于包含α-氧化铝颗粒的类似隔膜的固体电解质界面电阻。
30、实施例19是根据实施例12至18中任一项所述的电池，其中隔膜显示出低于包含α-氧化铝颗粒的类似隔膜的电荷转移电阻。
31、实施例20是根据实施例12至19中任一项所述的电池，其中隔膜抑制在电池的充电和放电期间锂枝晶的形成。
32、本公开的主题的一个或多个实施例的细节如附图和说明书所示。主题的其他特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求中变得显而易见。
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1.锂金属电池的电极支撑的隔膜，其包括：
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
3.根据权利要求1所述的隔膜，其中γ-氧化铝颗粒的平均厚度在0.2μm至1μm的范围内。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中γ-氧化铝颗粒的纵横比在2至10的范围内。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中孔的实际通路长度与隔膜的厚度的比率大于3。
6.根据权利要求5所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在100nm至700nm的范围内。
7.根据权利要求6所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在200nm至600nm的范围内。
8.根据权利要求7所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在300nm至500nm的范围内。
9.根据权利要求1所述的隔膜，其中基材包括镍、锰和钴氧化物。
10.制备根据权利要求1所述的电极支撑的隔膜的方法，其包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中将浆料铺开在导电基材上包括将浆料直接铺开在导电基材上。
12.锂金属电池，其包
13.根据权利要求12所述的电池，其中第一电极为镍锰钴氧化物电极。
14.根据权利要求12所述的电池，其中电解质为液体电解质。
15.根据权利要求12所述的电池，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
16.根据权利要求12所述的电池，其中隔膜(EIS方法)的弯曲度为至少6。
17.根据权利要求12所述的电池，其中隔膜的孔隙率在40％至60％的范围内。
18.根据权利要求12所述的电池，其中隔膜显示出低于包含α-氧化铝颗粒的类似隔膜的固体电解质界面电阻。
19.根据权利要求12所述的电池，其中隔膜显示出低于包含α-氧化铝颗粒的类似隔膜的电荷转移电阻。
20.根据权利要求12所述的电池，其中隔膜抑制电池充电和放电期间锂枝晶的形成。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.锂金属电池的电极支撑的隔膜，其包括：
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
3.根据权利要求1所述的隔膜，其中γ-氧化铝颗粒的平均厚度在0.2μm至1μm的范围内。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中γ-氧化铝颗粒的纵横比在2至10的范围内。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中孔的实际通路长度与隔膜的厚度的比率大于3。
6.根据权利要求5所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在100nm至700nm的范围内。
7.根据权利要求6所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在200nm至600nm的范围内。
8.根据权利要求7所述的隔膜，其中颗粒间的孔的半径在300nm至500nm的范围内。
9.根据权利要求1所述的隔膜，其中基材包括镍、锰和钴氧化物。
10.制备根据权利要求1所述的电极支撑的隔膜的方法，其包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·林，K·拉斐兹，
申请(专利权)人：亚利桑那州立大学董事会，
类型：发明
国别省市：
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