[發(fā)明專利]一種多功能吸附涂層及使用這種涂層的隔膜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810397113.8
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108649174A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈海;王海文;懷永建;宋文鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中航鋰電技術(shù)研究院有限公司;中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/0525;C09D109/06;C09D133/04;C09D127/16;C09D7/61
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 朱麗莎;王美華

本發(fā)明公開了一種多功能吸附涂層及使用這種涂層的隔膜，發(fā)明中涉及一種使用吸附材料制備的功能涂層，涂層中的吸附材料主要為金屬鹽或金屬鹽與其他無機金屬氧化物的混合物，所選金屬鹽的BET比表面積高于15m²/g。吸附材料與溶劑、粘結(jié)劑、分散劑混合，制備涂覆漿料，涂覆在隔膜表面形成具備吸附功能的涂層。表面涂覆吸附涂層的隔膜裝配電池后，對于化成后電池在擱置或使用過程中副反應(yīng)產(chǎn)生的有機氣體和無機氣體，以及三元正極材料溶出的無機金屬離子進行吸附，具備一定程度抑制電池臌脹及性能衰減的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能吸附涂層及使用這種涂層的隔膜。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有較高能量密度，尤其是動力電池。保證電池安全性，是電池生產(chǎn)和應(yīng)用中的關(guān)鍵。鋰離子電池化成封裝后，在擱置及使用過程中的產(chǎn)氣及金屬離子溶出沉積問題，是影響電池安全和性能的主要因素之一。

電解液自身及干燥后電芯所含的微量水分，在電池擱置和使用過程中逐漸釋放發(fā)生副反應(yīng)，水分與電解質(zhì)六氟磷酸鋰反應(yīng)生成的HF不但會腐蝕鋁箔，還會催化電池中副反應(yīng)的發(fā)生，引發(fā)電池產(chǎn)氣，消耗鋰離子，影響電池安全和性能。

由于對電池能量密度要求提高，高鎳三元材料電池產(chǎn)量逐年增加。高電壓下三元材料金屬離子溶出問題一直存在，而鎳含量的提高會增加金屬離子的溶出，溶出的金屬離子在負極沉積，影響SEI膜的穩(wěn)定性，引發(fā)電池產(chǎn)氣及性能衰減。

因此開發(fā)抑制電池產(chǎn)生的有害氣體和溶出金屬離子進一步反應(yīng)的多功能吸附涂層和涂覆這種涂層的隔膜在提高電池安全性和適用性，及促進鋰電池發(fā)展方面具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足和使用的局限性，本發(fā)明提供一種多功能吸附涂層及使用這種涂層的隔膜，本發(fā)明中創(chuàng)新處在于吸附材料的選用，吸附材料中的金屬鹽主要為一定比例的鈦酸鋇和磷酸鋁，鈦酸鋇和磷酸鋁對副反應(yīng)產(chǎn)生的HF能進行有效吸附。磷酸鋁對三元材料中溶出的金屬離子，尤其是鎳離子有較好的吸附能力；鈦酸鋇對副反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳具有良好的吸附性。此外，遴選的鈦酸鋇和磷酸鋁均有較高的比表面積(要求比表面積大于15m²/g)，對副反應(yīng)產(chǎn)生的有機氣體也有一定的容納和吸附能力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種在電池隔膜基材上形成的多功能吸附涂層，包括功能性無機粒子，所述功能性無機粒子包括對氣體和/或金屬離子具有吸附功能的金屬鹽。

進一步的，功能性無機粒子還包括無機金屬氧化物。

進一步的，金屬鹽的BET比表面積高于15m²/g。

進一步的，金屬鹽為鈦酸鋇和磷酸鋁的混合物，所述鈦酸鋇和磷酸鋁的質(zhì)量比為1～9:1。

更進一步的，金屬鹽與無機金屬氧化物的質(zhì)量比為2.3～9:1。

更進一步的，無機金屬氧化物粒徑D90小于200nm；無機金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋁、勃姆石中的一種或任意兩種或兩種以上以任意比例的混合物。

進一步的，電池隔膜基材的材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、纖維素、PET塑料、聚偏氟乙烯、芳綸、氨綸中的任意一種。

一種電池隔膜，其表面涂覆有如上所述的多功能吸附涂層，涂層厚度為2～4μm。

如上所述的電池隔膜的制備方法，包括將含有功能性無機粒子的溶劑及與其相匹配的粘結(jié)劑組成的漿料以微凹版涂布的方式涂覆在電池隔膜基材表面并干燥。

進一步的，上述漿料還包括分散劑。