金属化合物隔膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种金属化合物隔膜，其包括基膜和形成于基膜至少一侧上的涂层，涂层至少包括耐热颗粒与金属氧化物颗粒。本发明专利技术另提供一种锂电池，其包括如上所述的金属化合物隔膜、正极和负极，金属化合物隔膜位于正极和负极之间。本发明专利技术另提供一种金属化合物隔膜的制备方法，其包括以下步骤：混料：将耐热颗粒、金属氧化物颗粒与溶剂混合得到分散液；以及干燥涂布：将分散液涂覆于基膜的至少一侧，干燥得到金属化合物隔膜。金属化合物隔膜。金属化合物隔膜。

【技术实现步骤摘要】
金属化合物隔膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锂电池
，且具体地涉及一种金属化合物隔膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年随着锂电池的技术层面有着巨大突破，在众多应用领域中获得飞速的发展与成长，特别在新能源汽车领域。然而，商业化的锂电池在使用过程中锂枝晶的形成会带来电性能衰减与安全隐患，难以满足使用者对于长循环、快速充电以及过冷过热环境下使用等方面的需求。
[0003]目前为抑制锂枝晶生长，降低锂电池内部短路风险，主要从电池隔膜涂层、极片涂层、高安全电液等多方面着手改良，以期达到降低锂枝晶生长刺破隔膜造成电池内部短路而引起的安全隐患风险。
[0004]在隔膜方面，多数作法是增加陶瓷涂层，来提高隔膜的结构强度。但这种作法充其量仅是降低隔膜受到刺破造成电池内部短路的风险，并不能够于根本上抑制锂枝晶的生长，长时间使用后隔膜终会受到刺破，没有达到降低锂枝晶生长引起的电池性能衰减现象。
[0005]基于此，急需开发出一种稳定的高性能复合隔膜及其制备技术，其在根本上解决锂枝晶生长的问题，亦即其在电池内部抑制锂枝晶生长，来提高电池安全性能与电化学性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术之目的在于提供一种金属化合物隔膜，其包括基膜和形成于基膜至少一侧上的涂层，涂层至少包括耐热颗粒与金属氧化物颗粒。
[0007]较佳地，基膜厚度为5至16μm，涂层厚度为2至4μm。
[0008]较佳地，耐热颗粒与金属氧化物颗粒混合形成层结构于基膜的一侧以作为涂层。
[0009]较佳地，耐热颗粒形成第一层结构于基膜的一侧，金属氧化物颗粒形成第二层结构于基膜的同一侧，使第一层结构与第二层结构共同作为涂层。
[0010]较佳地，于第一层结构与第二层结构位于基膜的同一侧的条件下，第二层结构位于第一层结构远离基膜的一侧。
[0011]较佳地，耐热颗粒形成第一层结构于基膜的一侧，金属氧化物颗粒形成第二层结构于基膜的另一侧，使第一层结构与第二层结构共同作为涂层。
[0012]较佳地，基膜为聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种。
[0013]较佳地，耐热颗粒为氧化铝、勃姆石、硫酸钡中的一种或多种。
[0014]较佳地，耐热颗粒的粒径为50至500nm。
[0015]较佳地，金属氧化物颗粒为过度金属氧化物、IVA族金属氧化物中的一种或多种。
[0016]较佳地，金属氧化物颗粒为氧化锰、氧化锡、三氧化二铁、四氧化三铁中的一种或多种。
[0017]较佳地，金属氧化物颗粒的粒径为20至100nm。
[0018]较佳地，金属氧化物颗粒与耐热颗粒之间的粒径比为1∶(2至25)。
[0019]较佳地，涂层更包括粘结剂。
[0020]较佳地，粘结剂为聚偏四氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、羟甲基纤维素钠中的一种或多种。
[0021]较佳地，耐热颗粒、金属氧化物颗粒与粘结剂混合形成层结构。
[0022]较佳地，耐热颗粒与粘结剂混合形成第一层结构，金属氧化物颗粒与粘结剂混合形成第二层结构。
[0023]本专利技术之另一目的在于提供一种锂电池，其包括如上所述的金属化合物隔膜、正极和负极，金属化合物隔膜位于正极和负极之间。
[0024]较佳地，于耐热颗粒与金属氧化物颗粒混合形成层结构的条件下，负极位于金属化合物隔膜形成有层结构的一侧。
[0025]较佳地，于第一层结构与第二层结构位于基膜的同一侧的条件下，负极位于金属化合物隔膜形成有第一层结构与第二层结构的一侧。
[0026]较佳地，于耐热颗粒形成第一层结构于基膜的一侧，金属氧化物颗粒形成第二层结构于基膜的另一侧的条件下，负极位于金属化合物隔膜形成有第二层结构的一侧。
[0027]本专利技术之另一目的在于提供一种金属化合物隔膜的制备方法，其包括以下步骤：混料：将耐热颗粒、金属氧化物颗粒与溶剂混合得到分散液；以及干燥涂布：将分散液涂覆于基膜的至少一侧，干燥得到金属化合物隔膜。
[0028]较佳地，干燥涂布包括：将分散液涂覆于基膜的至少一侧上，使金属氧化物颗粒往分散液远离基膜的一侧分布，干燥得到金属化合物隔膜。
[0029]较佳地，溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、乙腈、乙醇、异丙醇中的一种或多种。
[0030]较佳地，分散液更包括粘结剂。
[0031]本专利技术之另一目的在于提供一种金属化合物隔膜的制备方法，其包括以下步骤：混料：将耐热颗粒与溶剂混合得到第一分散液，将金属氧化物颗粒与溶剂混合得到第二分散液；以及干燥涂布：将第一分散液与第二分散液涂覆于基膜的同一侧，干燥得到金属化合物隔膜。
[0032]较佳地，溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、乙腈、乙醇、异丙醇中的一种或多种。
[0033]较佳地，第一分散液更包括粘结剂，第二分散液更包括粘结剂。
[0034]本专利技术之另一目的在于提供一种金属化合物隔膜的制备方法，其包括以下步骤：混料：将耐热颗粒与溶剂混合得到第一分散液，将金属氧化物颗粒与溶剂混合得到第二分散液；以及干燥涂布：将第一分散液涂覆于基膜的一侧，将第二分散液涂覆于基膜的另一侧，干燥得到金属化合物隔膜。
[0035]较佳地，溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、乙腈、乙醇、异丙醇中的一种或多种。
[0036]较佳地，第一分散液更包括粘结剂，第二分散液更包括粘结剂。
[0037]本专利技术提供的金属化合物隔膜，通过在基膜上涂覆耐热颗粒与金属氧化物颗粒，
使耐热颗粒与金属氧化物颗粒发挥协同作用，以提高使用此隔膜的锂电池的电化学性能。此外，耐热颗粒于高温条件下，可提高隔膜的热稳定性，降低热收缩率，提高泼墨温度，增强电池的安全性能。另外，金属氧化物颗粒具有微溶性，可以随着锂电池的放电过程沉积在负极表面。随着电池循环圈数增加或高温或低温等特殊环境下运行，形成的锂枝晶可与沉积在负极表面的金属氧化物发生化学反应，形成金属合金。由于形成的金属合金具有一定的体积膨胀性，可在负极表面形成保护层，以调节负极表面电场，从而使负极Li通量均匀，抑制负极锂枝晶的继续形成，提高电池的循环稳定性。再者，不同粒径的耐热颗粒与金属氧化物颗粒的配合还可提高微孔的曲折度，从而降低电池的微短路，降低电池的自放电。而且，耐热颗粒还可中和电解液中游离的HF，避免电池腐蚀。
附图说明
[0038]图1为一剖面示意图，呈现本专利技术第一实施方式的金属化合物隔膜；
[0039]图2为一剖面示意图，呈现本专利技术第二实施方式的金属化合物隔膜；
[0040]图3为一剖面示意图，呈现本专利技术第三实施方式的金属化合物隔膜；
[0041]图4为一曲线图，说明所有实施例的隔膜与所有对比例的隔膜在不同圈数循环后的电池容量保持率。
[0042]组件标号说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属化合物隔膜，包括：基膜和涂层，所述涂层形成于所述基膜至少一侧上且至少包括耐热颗粒与金属氧化物颗粒。2.依权利要求1所述的金属化合物隔膜，其中：所述耐热颗粒与所述金属氧化物颗粒混合形成层结构于所述基膜的一侧以作为所述涂层；所述耐热颗粒形成第一层结构于所述基膜的一侧，所述金属氧化物颗粒形成第二层结构于所述基膜的同一侧，使所述第一层结构与所述第二层结构共同作为所述涂层；或所述耐热颗粒形成第一层结构于所述基膜的一侧，所述金属氧化物颗粒形成第二层结构于所述基膜的另一侧，使所述第一层结构与所述第二层结构共同作为所述涂层。3.依权利要求2所述的金属化合物隔膜，其中：于所述第一层结构与所述第二层结构位于所述基膜的同一侧的条件下，所述第二层结构位于所述第一层结构远离所述基膜的一侧。4.依权利要求1所述的金属化合物隔膜，其中：所述基膜为聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种；所述耐热颗粒为氧化铝、勃姆石、硫酸钡中的一种或多种；且/或所述金属氧化物颗粒为过度金属氧化物、IVA族金属氧化物中的一种或多种。5.依权利要求2所述的金属化合物隔膜，其中：于所述耐热颗粒与所述金属氧化物颗粒混合形成所述层结构的条件下，所述金属氧化物颗粒的粒径小于所述耐热颗粒的粒径。6.依权利要求5所述的金属化合物隔膜，其中：所述金属氧化物颗粒与所述耐热颗粒之间的粒径比为1：(2至25)；所述耐热颗粒的粒径为50至500nm，所述金属氧化物颗粒的粒径为20至100nm；且/或所述基膜厚度为5至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志，郭宏伟，鲍晋珍，吴惠康，蔡裕宏，冶成良，程跃，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：