一种含锂隔膜及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种含锂隔膜及其制备方法和锂离子电池。本发明专利技术提供的制备方法包括以下步骤：以保护性气体作为载气，负载加热后的含锂粉末喷射到基膜表面，得到所述含锂隔膜。本发明专利技术提供的制备方法在基膜表面喷射快速形成含锂薄膜，可以对电池充放电过程中锂的损耗进行补充。形成的锂薄膜的厚度可以控制，通过调整气体流率，含锂粉末量，以及隔膜的放卷收卷速率进行调控。以保护性气体作为载气，可以确保含锂材料对于环境的要求，并且选用干燥房进行反应可以保证密封性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种含锂隔膜及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于电池
，涉及一种隔膜及其制备方法和锂离子电池，尤其涉及一种含锂隔膜及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
在电池的首次充电的过程中都会有SEI膜的形成而消耗部分里，由此而造成锂的损失，会降低电池的容量，造成首效降低。为了减少在充电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，需要在材料中补充一些锂。现有技术中的补锂方法包括：1.将锂粉直接撒在隔膜上然后冷压形成复合隔膜(干法)，锂带干法复合隔膜，这不仅对环境要求较高，也很难精准控制复合在隔膜表面金属锂的含量，隔膜上金属锂的过量会更容易导致析锂，其次会降低隔膜的柔性，给极片卷绕带来不便。2.将锂粉制成浆料涂覆在隔膜表面，制备成浆料需要添加大量的有机溶剂，涂覆及干燥，工艺时间较长且能耗高。3.将锂带和隔膜通过通过冷压的方法复合在一起(锂带复合)，以及将熔融状态的锂跟隔膜复合在一起，对环境要求高，无法控制锂薄膜的厚度。CN111312966A公开了含锂隔膜、锂电池电芯、锂电池及它们的制备方法。含锂隔膜包括：幅材形式的隔膜；在所述隔膜的一个表面上沿幅材的长度方向分布的一个或多个含锂区，其中在幅材的长度方向上，所述隔膜的长度大于等于所述含锂区的长度，并且在幅材的宽度方向上，所述隔膜的宽度大于所述含锂区的宽度，并且所述含锂区的厚度为0.1-100μm，优选0.1-30μm。CN110459723A公开了一种电池隔膜，包括层叠设置的隔膜本体和含锂涂层，所述含锂涂层中具有含锂化合物和粘结剂，所述含锂化合物在所述含锂涂层中的质量分数为80％～98％。其制备方法包括：提供含锂化合物浆料，所述含锂化合物浆料包括均匀混合的所述含锂化合物、所述粘结剂和分散剂；将所述含锂化合物浆料涂布在所述隔膜本体上；以及将涂布有所述含锂化合物浆料的所述隔膜进行干燥而去除所述分散剂。CN105206777A公开了一种含锂离子传导多孔无机氧化物的锂电池隔膜及其制备方法。所述的锂电池隔膜表面涂覆有涂层，该涂层包含粘结剂、稳定剂和可传导锂离子的多孔无机氧化物，该多孔无机氧化物由可传导锂离子的聚合物与无机氧化物前驱体复合后晶化而成；所述制备方法的特点在于利用锂离子传导聚合物与无机氧化物前驱体在表面活性剂作用下形成先复合，然后在水热条件下晶化，形成可传导锂离子的多孔无机氧化物，然后与粘结剂、稳定剂、烷基链紫外交联剂混合制备浆料、最后涂布于锂离子电池隔膜表面、紫外照射并干燥。但是上述方案均存在着制备麻烦，对环境要求高，无法控制锂薄膜的厚度等问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种含锂隔膜及其制备方法和锂离子电池。本专利技术提供的制备方法可以在隔膜上形成厚度可控的锂薄膜，补锂效果好。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种含锂隔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：以保护性气体作为载气，负载加热后的含锂粉末喷射到基膜表面，得到所述含锂隔膜。本专利技术中，采用保护性气体负载含锂粉末在基膜表面快速形成含锂膜，可以对电池充放电过程中锂的损耗进行补充。此方法形成的含锂膜的厚度可以控制，通过调整气体流率即可对含锂膜的厚度进行控制；此外，含锂粉末量，以及隔膜的放卷收卷速率也可对含锂膜的厚度进行调控。并且以保护性气体作为载气，可以确保锂粉对环境的要求。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述含锂粉末包括金属锂和位于金属锂表面的惰性保护层。采用这样的结构，使得含锂粉末经过加热可以变得比较柔软，在撞击基膜时会发生形变露出金属锂，通过金属锂直接的亲和作用成膜。如果惰性保护层为高分子聚合物，则可以在撞击热量下与基膜发生相互作用成膜。优选地，所述含锂粉末中，以重量份计，金属锂的重量份为60-99份，例如60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份或99份等，惰性保护层的重量份为1-40份，例如1份、5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份或40份等。本专利技术中，如果所述含锂粉末中金属锂相对于惰性保护层过多，会导致补锂效率偏低，电池的极化增大；如果所述含锂粉末中金属锂相对于惰性保护层过少，会导致金属锂不稳定，使用过程存在安全风险。所述含锂粉末的形状包括线状、片状或球形中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所含锂粉末的粒径范围为5nm-10μm，例如5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为1-5μm。优选地，所述惰性保护层包括无机保护单层、有机保护单层或有机无机复合层。优选地，所述无机保护单层的材料包括LiF、Li2O或Li2CO3中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述有机保护单层的材料包括聚苯胺和/或聚噻吩。优选地，所述有机无机复合层为内层为无机材料，外层为有机材料的结构，所述内层位于金属锂表面，所述外层位于所述内层的表面。采用这种外层为有机材料的结构，其外层有机材料可以在撞击热量下与基膜发生相互作用成膜。优选地，所述内层的无机材料包括LiF、Li2O或Li2CO3中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述外层的有机材料包括聚苯胺和/或聚噻吩。作为本专利技术优选的技术方案，所述保护性气体包括氩气。但并不仅限于氩气，其他能起到保护作用且露点＜-45℃的干燥气体也可用于本专利技术。本专利技术中，不能使用氮气作为保护性气体，因为氮气与金属锂反应。优选地，所述保护性气体的流率为200-2000m/s，例如200m/s、300m/s、400m/s、500m/s、600m/s、700m/s、800m/s、900m/s、1000m/s、1100m/s、1200m/s、1300m/s、1400m/s、1500m/s、1600m/s、1700m/s、1800m/s、1900m/s或2000m/s等。本专利技术中，如果保护性气体的流率过高，会导致隔膜过度挤压变形导致电池极化过大，存在析锂风险；如果保护性气体的流率过低，会导致锂的附着力不够。通过调节气体流率，可以对喷射到基膜上的含锂粉末的量进行一定程度的控制，因为含锂粉末通过气流喷出，流量越大，相同时间内附着在基膜上的含锂粉末就越多。作为本专利技术优选的技术方案，所述加热后的含锂粉末通过将含锂粉末用所述保护性气体作为载气带入到加热装置中进行加热得到。所述加热装置可以为加热腔体。优选地，所述加热装置的温度为130-150℃，例如130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等。该温度范围可以使含锂材料所带的温度对基膜无影响。本专利技术中，如果加热装置的温度过高，会导致隔膜变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含锂隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n以保护性气体作为载气，负载加热后的含锂粉末喷射到基膜表面，得到所述含锂隔膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种含锂隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
以保护性气体作为载气，负载加热后的含锂粉末喷射到基膜表面，得到所述含锂隔膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含锂粉末包括金属锂和位于金属锂表面的惰性保护层；
优选地，所述含锂粉末中，以重量份计，金属锂的重量份为60-99份，惰性保护层的重量份为1-40份；
所述含锂粉末的形状包括线状、片状或球形中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所含锂粉末的粒径范围为5nm-10μm，优选为1-5μm；
优选地，所述惰性保护层包括无机保护单层、有机保护单层或有机无机复合层；
优选地，所述无机保护单层的材料包括LiF、Li2O或Li2CO3中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机保护单层的材料包括聚苯胺和/或聚噻吩；
优选地，所述有机无机复合层为内层为无机材料，外层为有机材料的结构，所述内层位于金属锂表面，所述外层位于所述内层的表面；
优选地，所述内层的无机材料包括LiF、Li2O或Li2CO3中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述外层的有机材料包括聚苯胺和/或聚噻吩。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述保护性气体包括氩气；
优选地，所述保护性气体的流率为200-2000m/s。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加热后的含锂粉末通过将含锂粉末用所述保护性气体作为载气带入到加热装置中进行加热得到；
优选地，所述加热装置的温度为130-150℃。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述基膜包括干法隔膜、湿法隔膜、光膜或陶瓷隔膜中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊后高，兰枭，周伟，杜双龙，朱忠泗，吕正中，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，荆门亿纬创能锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42