【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池隔膜，尤其涉及一种改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，全固态电池作为锂电池领域的前沿技术，受到广泛关注。然而，全固态电池在正极、隔膜、负极之间的界面相容性问题成为制约其发展的重要因素。这些界面存在着高阻抗，影响了电池的整体性能，成为工业应用的难点。
2、另一方面，当前市场上主要采用的石墨类负极材料的能量密度较低，已无法满足对高续航动力电池的需求。因此，人们开始研究硅氧化物(s iox，0＜x≤2)作为替代材料。相比于石墨类材料，硅氧化物具有更高的比容量，并且展现出良好的循环稳定性，被认为是有潜力应用于锂电池负极材料的候选者。
3、然而，硅氧化物在与锂发生合金化的过程中，伴随着巨大的体积效应。尽管氧原子的存在可以在原位生成一些惰性缓冲相，如l i2o和硅酸锂盐，但总体体积效应依然较大。这导致了机械应力的产生，使得活性材料粉化，增加了负极与隔膜、集流体之间的阻抗。在持续的充放电过程中，固体电解质界面(se i)膜不断破损和再生，消耗大量锂离子，导致硅氧化物负极材料的循环性能明显下降。
4、特别是在首次嵌锂时，电池负极s iox中的氧原子与电解液中的l i+发生不可逆反应，生成惰性相的l i2o和l i4s i o4。这不仅加剧了首次不可逆容量损失，还导致活性正极材料容量的明显损失，使得首次循环库伦效率降低。这一问题对于s iox负极材料在高比能锂电池中的应用构成了严重制约。
技术实现思路
1、本专
2、为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜的制备方法，包括：
3、按照质量占比100：5-15将氧化亚硅s i ox(0＜x＜2)微米粉末和钝化锂粉置于高能球磨机中球磨10-30分钟，再添加质量占比1-5的金属氮化物，继续球磨10-30分钟，得到改性氧化亚硅纳米粉末；
4、按照质量占比95：1.5-3.5：1.5-3.5将所述改性氧化亚硅纳米粉、导电炭黑和海藻酸钠分散于无水乙醇中，搅拌均匀得到改性氧化亚硅涂覆层浆料；
5、将所述改性氧化亚硅涂覆层浆料涂覆在隔膜基膜上，干燥后得到所述锂电池隔膜。
6、优选的，所述球磨在惰性气体环境下进行，球磨介质为3mm氧化锆珠。
7、优选的，所述金属氮化物包括氮化镁mg3n2、氮化钛t i n、氮化钽tan、氮化锆zrn、氮化铌nbn中的一种或几种。
8、优选的，所述改性氧化亚硅纳米粉的粒径为100nm-500nm。
9、优选的，所述改性氧化亚硅涂覆层浆料中的固液质量比为1：4-1：9。
10、优选的，所述搅拌的搅拌速率为1000-3000rpm，搅拌时间为30-60分钟。
11、优选的，所述隔膜基膜为有机聚合物多孔薄膜或固态电解质薄膜，具体包括：聚乙烯pe、聚丙烯pp、聚偏二氟乙烯pvdf、聚氧化乙烯peo、聚丙烯腈pan、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚氰基丙烯酸酯pca、磷酸钛铝锂latp、锂镧锆氧llzo、锂镧钛氧llto中的一种或几种；
12、所述涂覆包括：正反两面涂覆，每一面的涂层厚度为1-5微米。
13、第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜。
14、第三方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池，包括上述第二方面所述的改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜。
15、优选的，所述锂电池为固态锂电池。
16、本专利技术实施例提供的改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜的制备方法，通过将氧化亚硅与钝化锂粉混合球磨，在减小粉体颗粒尺寸的同时，使金属锂与氧化亚硅反应的，在氧化亚硅表面生成一层惰性相的l i2o和l i4s io4，增强了材料的机械强度，减小了氧化亚硅在电池循环过程中的粉化；此外该过程还在氧化亚硅表面造成大量氧空位，增强了氧化亚硅反应活性，有利于增大锂离子传导速率；之后加入金属氮化物，在球磨过程中与补锂后的氧化亚硅反应生成氮化锂。由于氮化锂有很强的反应活性，可以与氧化物、金属等发生微量界面反应，减小界面阻抗。本专利技术制备得到的隔膜与三元正极材料、硅碳负极材料之间具有良好的相容性，使得界面阻抗显著降低。
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1.一种改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨在惰性气体环境下进行，球磨介质为3mm氧化锆珠。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氮化物包括氮化镁Mg3N2、氮化钛TiN、氮化钽TaN、氮化锆ZrN、氮化铌NbN中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性氧化亚硅纳米粉的粒径为100nm-500nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性氧化亚硅涂覆层浆料中的固液质量比为1：4-1：9。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的搅拌速率为1000-3000rpm，搅拌时间为30-60分钟。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述隔膜基膜为有机聚合物多孔薄膜或固态电解质薄膜，具体包括：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚偏二氟乙烯PVDF、聚氧化乙烯PEO、聚丙烯腈PAN、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚氰基丙烯酸酯PCA、磷酸钛铝锂LATP、锂
8.一种上述权利要求1-7任一所述的改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜。
9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括上述权利要求8改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜。
10.根据上述权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池为固态锂电池。
...【技术特征摘要】
1.一种改性氧化亚硅涂覆的锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨在惰性气体环境下进行，球磨介质为3mm氧化锆珠。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氮化物包括氮化镁mg3n2、氮化钛tin、氮化钽tan、氮化锆zrn、氮化铌nbn中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性氧化亚硅纳米粉的粒径为100nm-500nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性氧化亚硅涂覆层浆料中的固液质量比为1：4-1：9。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘高峰，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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