一种电池和电池制备方法技术

本发明专利技术提供一种电池和电池制备方法，涉及电池技术领域，该电池包括电芯和电解液，所述电芯包括堆叠或卷绕的正极极片、负极极片和改性隔膜，所述改性隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间，其中，所述改性隔膜的表面涂覆有碳涂层，且所述改性隔膜的表面具备多个羟基基团和/或多个羧基基团；所述改性隔膜通过如下方式得到：将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行第一次超声处理；将第一次超声后的隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行第二次超声处理；将第二次超声后的隔膜进行干燥。本发明专利技术通过紫外光处理隔膜，降低了隔膜碳涂层的厚度，能提高锂离子的传输速率，进而提高电池的能量密度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种电池和电池制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种电池和电池制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池在使用过程中，多硫化物在电池的正负极之间来回迁移，消耗正极的活性物质，导致电池的循环性能降低。相关技术中通过在隔膜上涂覆碳材料来减少多硫化物的迁移。但相关技术中，碳材料需要在隔膜表面均匀涂覆，涂层会降低锂离子的传输速率，导致电池的能量密度较低。
[0003]可见，相关技术中存在着电池的能量密度较低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种电池和电池制备方法，以解决相关技术中存在着电池的能量密度较低的问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供一种电池，包括电芯和电解液，所述电芯包括堆叠或卷绕的正极极片、负极极片和改性隔膜，所述改性隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间，其中，所述改性隔膜的表面涂覆有碳涂层，且所述改性隔膜的表面具备多个羟基基团和/或多个羧基基团；所述改性隔膜通过如下方式得到：将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行第一次超声处理；将第一次超声后的隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行第二次超声处理；将第二次超声后的隔膜进行干燥。
[0006]可选的，所述碳涂层的厚度为不小于0.1μm。
[0007]可选的，所述碳涂层包括碳材料或碳复合材料，所述碳复合材料包括所述碳材料和无机材料，其中，所述碳材料包括乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯中的至少一种；所述无机材料包括纳米硅、一氧化硅、二氧化硅、二硫化钨、二硫化钼、蒙脱土中的至少一种。
[0008]可选的，在所述碳涂层包括所述碳复合材料的情况下，无机材料与所述碳材料的质量比为2.5:1至3:1。
[0009]可选的，所述改性隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚乙烯隔/聚丙烯隔混合隔膜中的一种。
[0010]可选的，所述酒精和水的体积比为0.2:1至0.5:1。
[0011]可选的，所述碳涂层通过如下方式得到：将所述碳涂层的材料与粘接剂混合；
将混合后的混合物加入溶剂研磨至分散；将分散后的混合物加入所述溶剂稀释；将稀释后的混合物进行超声；将超声后的混合物在所述改性隔膜上抽滤并烘干；其中，所述稀释后的混合物的浓度为0.1mg/mL至1mg/mL。
[0012]可选的，所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇中的至少一种；所述溶剂包括二甲基甲酰胺或N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0013]可选的，所述电解液包括1,3二氧戊环、乙二醇二甲醚、双三氟甲磺酰亚胺锂和硝酸锂，其中，所述1,3二氧戊环的质量与所述乙二醇二甲醚的质量比值为1:1；所述双三氟甲磺酰亚胺锂的含量为1mol/L;所述硝酸锂的含量为0.2wt%。
[0014]第二方面，本专利技术实施例还提供一种电池制备方法，包括：将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行超声处理，得到第一中间隔膜；将所述第一中间隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行超声处理，得到第二中间隔膜；将所述第二中间隔膜进行干燥，得到改性隔膜；将碳材料或碳复合材料与粘接剂混合，并加入溶剂研磨，得到研磨后的第一混合物；将所述第一混合物中加入所述溶剂稀释，得到第二混合物；将所述第二混合物和所述改性隔膜抽滤并干燥，得到涂覆于所述改性隔膜的碳涂层；将正极极片、负极极片和所述改性隔膜堆叠或卷积，得到电芯；根据所述电芯和电解液，制备得到所述电池。
[0015]在本专利技术实施例中，通过将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行第一次超声处理；将第一次超声后的隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行第二次超声处理；将第二次超声后的隔膜进行干燥，得到改性隔膜，改性隔膜的表面具有多个羟基基团和/或多个羧基基团，多个羟基基团和/或多个羧基基团能与碳涂层紧密贴合，从而降低碳涂层的厚度，进而提高了锂离子的传输速率，提高了电池的能量密度。
附图说明
[0016]为更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例提供的一种电池的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种电池制备方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的傅里叶红外图；
图4是本专利技术实施例提供的电池倍率曲线图；图5是本专利技术实施例提供的电池长循环性能图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0019]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种电池的结构示意图，如图1所示，电池包括电芯10和电解液20，所述电芯10包括堆叠或卷绕的正极极片101、负极极片102和改性隔膜1031，所述改性隔膜1031位于所述正极极片101和所述负极极片102之间，其中，所述改性隔膜1031的表面涂覆有碳涂层1032，且所述改性隔膜1031的表面具备多个羟基基团和/或多个羧基基团；所述改性隔膜1031通过如下方式得到：将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行第一次超声处理；将第一次超声后的隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行第二次超声处理；将第二次超声后的隔膜进行干燥。
[0020]上述碳涂层1032为多孔结构，用于吸附多硫化物，以减弱电池的穿梭效应。在电池中溶解有多硫化物，在电池循环中电解液20内存在浓度差现象，使得电池正负极之间存在穿梭效应，即多硫化物（Li2S
x
）在正负极之间来回迁移，消耗正极活性物质，导致电池循环迅速降低。通过在隔膜上涂覆碳涂层1032，通过碳涂层1032的多孔结构来吸附多硫化物，进而降低穿梭效应，提高电池的循环性能。
[0021]其中，由于涂层的作用，使改性隔膜1031能够阻碍由于负极锂枝晶的生长刺穿隔膜，使正负极接触导致短路的现象，从而提高电池安全性能。
[0022]上述改性隔膜1031的表面具有多个羟基基团（R
‑
OH）和/或多个羧基基团（R
‑
COOH），多个羟基基团和/或多个羧基基团可以与碳涂层1032紧密结合，在涂覆碳涂层1032时可以以更薄的厚度实现均匀涂覆，具有一定的机械强度；同时，更薄的碳涂层1032能提高锂离子的传输速度，进而提高电池的能量密度。
[0023]具体的，改性隔膜1031通过臭氧极化的方法处理得到，过程如下：将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行第一次超声处理；将第一次超声后的隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行第二次超声处理；将第二次超声后的隔膜进行干燥。
[0024]其中，第一次超声处理的时间为30min至60min，第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池，其特征在于，包括电芯和电解液，所述电芯包括堆叠或卷绕的正极极片、负极极片和改性隔膜，所述改性隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间，其中，所述改性隔膜的表面涂覆有碳涂层，且所述改性隔膜的表面具备多个羟基基团和/或多个羧基基团；所述改性隔膜通过如下方式得到：将初始隔膜置于酒精混合水浴中进行第一次超声处理；将第一次超声后的隔膜置于紫外线、水蒸气和臭氧中进行第二次超声处理；将第二次超声后的隔膜进行干燥。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳涂层的厚度为不小于0.1μm。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳涂层包括碳材料或碳复合材料，所述碳复合材料包括所述碳材料和无机材料，其中，所述碳材料包括乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯中的至少一种；所述无机材料包括纳米硅、一氧化硅、二氧化硅、二硫化钨、二硫化钼、蒙脱土中的至少一种。4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，在所述碳涂层包括所述碳复合材料的情况下，无机材料与所述碳材料的质量比为2.5:1至3:1。5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述改性隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚乙烯隔/聚丙烯隔混合隔膜中的一种。6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述酒精和水的体积比为0.2:1至0.5:1。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其特征在于，所述碳涂层通过如下方式得到：将所述碳涂层的材料与粘接剂混合；将混...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东旭，刘国锋，窦笠，吴晓梅，杨慧，王碧琼，巩欣，于渤，冯迪，王一丁，李建伟，冯喆，
申请(专利权)人：中国铁塔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：