一种电池隔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种电池隔膜及其制备方法和应用，涉及锂电池技术领域。所述电池隔膜包括基膜，所述基膜的至少一侧表面上层叠设置有补锂涂层，所述补锂涂层的材质包括补锂材料，所述补锂材料包括锂粉和包覆于所述锂粉的钝化层，所述钝化层设置为在外力作用下破裂以显露出所述锂粉。本发明专利技术通过在锂粉外表面包裹钝化层制成补锂材料，将补锂材料粘合基膜上制备成电池隔膜。随着电池不断的循环，其厚度和内部压力逐渐增大，增大到一定程度挤压电池隔膜上的钝化锂粉，钝化壳破裂之后对电池进行补锂，本申请实现对锂电池全生命周期的精准补锂，很大程度上增加电池的电容量，延长锂电池的使用寿命。寿命。

A battery diaphragm and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种电池隔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂电池
，特别涉及一种电池隔膜及其制备方法应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池因能量密度高，循环性能好，无污染等优点被广泛应用。然而，随着电动汽车、智能电网以及储能系统的高速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，因此，补锂技术的应用显得尤其重要。锂电池在首次充电过程中，会消耗活性锂而在负极表面形成一层钝化膜(也称为SEI 膜)，该膜的主要成分是锂的有机盐、无机盐和氧化物等，造成电池容量的损失。为此，负极补锂技术应运而生，方式包括锂带锂、锂粉补锂、负极材料补锂等，但这些方法都是对电池首次充电过程中损失的锂进行补充，未能做到锂电池全生命周期的精确补锂；同时，电池循环过程中由于产生锂的副产物、正负极容量损失等原因造成活性锂的大量损失，从而导致电芯容量降低直至失效，这些都降低了锂电池的使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提出一种电池隔膜及其制备方法和应用，旨在实现锂电池全生命周期的精准补锂，以延长锂电池的使用寿命。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出电池隔膜，所述所述电池隔膜包括基膜，所述基膜的至少一侧表面上层叠设置有补锂涂层，所述补锂涂层的材质包括补锂材料，所述补锂材料包括锂粉和包覆于所述锂粉的钝化层，所述钝化层设置为在外力作用下破裂以显露出所述锂粉。
[0005]可选地，所述钝化层的材质包括金属无机盐。
[0006]可选地，所述钝化层的材质为氟化锂。
[0007]可选地，所述钝化层的厚度为10
‑
800nm；和/或,
[0008]所述锂粉的平均粒径为20
‑
80μm。
[0009]可选地，所述补锂涂层的厚度为25
‑
100μm。
[0010]可选地，所述锂粉与所述钝化层的质量比为100：(0.5
‑
5)。
[0011]本专利技术进一步提出一种上所述的电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0012]在锂粉的表面包覆钝化层，得到补锂材料；
[0013]将补锂材料、粘结剂与溶剂混合均匀得到浆料，将浆料附着在基膜的一侧表面，然后干燥，制备得到电池隔膜。
[0014]可选地，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙二醇、聚氧化乙烯和环氧树脂中至少一种。
[0015]可选地，在锂粉的表面包覆钝化层，得到补锂材料的步骤包括：
[0016]将锂粉和溶剂混合均匀后加热至82
‑
88℃，加入氟源，封口后停止加热，继续搅拌2
‑
2.5h，经过滤后，乙醇反复洗涤后得到补锂材料；
[0017]其中，所述溶剂包括十六烯、甲苯、三乙二醇二甲醚和N、N
‑
二甲基甲酰胺中至少一
种；和/或，
[0018]所述氟源包括全氟乙烷、全氟丙烷、全氟丁烷、全氟丁基磺酰氟、全氟乙基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟、全氟辛酸、全氟庚酸、全氟壬酸、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯和五氯丙酸乙酯中至少一种。
[0019]此外，本专利技术还提出一种锂电池，所述锂电池包括正极、负极和位于正极和负极之间的电池隔膜，所述电池隔膜为如上所述的电池隔膜。
[0020]本专利技术的技术方案中，在锂粉外面包覆钝化层制备成补锂材料，钝化层设置在外力作用下破裂而显露出锂粉，实现对电池的补锂。金属锂粉的活性很高，能够与水反应，易氧化，在外表面包覆钝化层，可以极大地提高锂粉的安全性和稳定性；钝化层设置为可破裂，在稳定锂粉的同时，也可以实现对电池的精准补锂。补锂材料通过粘合剂粘合在电池隔膜上，避免补锂材料脱落，避免正负极接触的同时传导锂离子，提高电池的补锂效率，对锂电池的广泛使用起到积极作用，同时提高锂电池的使用寿命。
具体实施方式
[0021]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0022]需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0023]锂离子电池因能量密度高、循环性能好、无污染等优点被广泛应用。然而，随着电动汽车、智能电网以及储能系统的高速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，因此，补锂技术的应用显得尤其重要。锂电池在首次充电过程中，会消耗活性锂而在负极表面形成一层钝化膜(也称为SEI 膜)，该膜的主要成分是锂的有机盐、无机盐和氧化物等，会造成电池容量的损失。为此，负极补锂技术应运而生，方式包括锂带锂、锂粉补锂、负极材料补锂等，但这些方法都是对电池首次充电过程中损失的锂进行补充，未能做到锂电池全生命周期的精确补锂；同时，电池循环过程中由于产生锂的副产物、正负极容量损失等原因造成活性锂的大量损失，从而导致电芯容量降低直至失效，这些都降低了锂电池的使用寿命，限制了其广泛使用。鉴于此，本专利技术对电池隔膜进行改进设计，对电池进行精准和全生命周期的补锂，增大电池能量密度的同时，延长锂电池的使用寿命。
[0024]本专利技术提出一种电池隔膜，所述电池隔膜包括基膜，所述基膜的至少一侧表面上层叠设置有补锂涂层，所述补锂涂层的材质包括补锂材料，所述补锂材料包括锂粉和包覆于所述锂粉的钝化层，所述钝化层设置为在外力作用下破裂以显露出所述锂粉。
[0025]锂是高反应活性的碱金属，与氧气和水都能反应，导致锂粉氧化甚至起火，用钝化
层包覆锂粉，很大程度上提高锂粉的稳定性，降低安全隐患，提高可操作性。钝化层在外力作用下破裂可以释放出包裹的锂粉，电池在不断循环的过程中，电池厚度会逐渐增加，其内部压力也随之逐渐增大，当电池内部压强达到锂粉钝化层破裂的阈值时，可导致钝化层破裂，内部活性锂粉释放出来对电池进行补锂，可以很好的增加锂电池的电容量，实现精准和全生命周期的补锂，很大程度延长电池的使用寿命。将锂粉和钝化层构成的补锂材料设置于电池隔膜基膜上至少一侧，能实现对正极或负极补锂，扩大了锂电池补锂技术的应用范围。
[0026]可选地，所述钝化层的材质包括金属无机盐，例如可以是碳酸锂、氟化锂等，这些无机盐来源广泛，制作工艺简单，可对锂粉表面形成有效的包覆效果。
[0027]优选地，所述钝化层的材质为氟化锂，氟化锂难溶于有机溶剂，熔点高，耐高温，耐腐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括基膜，所述基膜的至少一侧表面上层叠设置有补锂涂层，所述补锂涂层的材质包括补锂材料，所述补锂材料包括锂粉和包覆于所述锂粉的钝化层，所述钝化层设置为在外力作用下破裂以显露出所述锂粉。2.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述钝化层的材质包括金属无机盐。3.如权利要求2所述的电池隔膜，其特征在于，所述钝化层的材质为氟化锂。4.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述钝化层的厚度为10
‑
800nm；和/或,所述锂粉的平均粒径为20
‑
80μm。5.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述补锂涂层的厚度为25
‑
100μm。6.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述锂粉与所述钝化层的质量比为100：(0.5
‑
5)。7.一种如权利要求1至6任意一项所述电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在锂粉的表面包覆钝化层，得到补锂材料；将补锂材料、粘结剂与溶剂混合均匀得到浆料，将浆料附着...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘福中，闫龙，王聪，汤庆华，牛亚琪，
申请(专利权)人：威睿电动汽车技术宁波有限公司浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：