[發明專利]一種鋰離子電池用可溶解型雙氟磺酰亞胺鋰/硅酸鎂鋰涂覆隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201910985702.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110783512B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 王云鵬;祝捷;喬志鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇海基新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/426;H01M50/434;H01M50/423;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 江陰市揚子專利代理事務所(普通合伙) 32309
• 代理人: 隋玲玲

本發明涉及一種鋰電池用可溶解型雙氟磺酰亞胺鋰/硅酸鎂鋰涂覆隔膜及其制備方法，所述隔膜包括基膜和涂覆在基膜上單面的涂層，所述基膜單面為隔膜對著負極一側的表面，所述涂層包括雙氟磺酰亞胺鋰、硅酸鎂鋰、聚甲基丙烯酸甲酯以及溶劑；制備方法具體為先制備硅酸鎂鋰/聚甲基丙烯酸甲酯復合顆粒，再與雙氟磺酰亞胺鋰混合溶于溶劑中得到穩定分散液，最后將制備完成的穩定分散液噴涂到卷繞時對著負極一側的隔膜基材表面，烘干。本發明的鋰電池用可溶解型雙氟磺酰亞胺鋰/硅酸鎂鋰涂覆隔膜具有減輕卷芯變形和增加電解液鋰離子遷移數的特點，隔膜的制備方法原料易得，操作簡便，易于實現工業化操作。

技術領域

本發明屬于鋰電子電池隔膜技術領域，具體涉及一種鋰離子電池用可溶解型雙氟磺酰亞胺鋰/硅酸鎂鋰涂覆隔膜及其制備方法。

背景技術

在鋰離子電池使用過程中，電極極片厚度會發生一定的變化，尤其是石墨負極。據現有數據，鋰電池經過高溫存儲和循環，正極膨脹率僅為4%，負極膨脹率在20%以上。鋰電池負極片厚度變大導致卷芯與極片變形的根本原因是石墨，負極石墨在嵌鋰時形成LiCx(LiC₂₄、LiC₁₂和LiC₆等)，晶格間距變化，導致石墨顆粒體積發生變化，使負極內應力進一步釋放，產生不可逆膨脹，這部分膨脹主要與顆粒尺寸、粘接劑及極片的結構有關。

嵌鋰后負極的膨脹是在卷芯卷繞完成之后發生的，此時隔膜、正極均已固定，負極膨脹會形成較大的卷芯內應力，造成卷芯與極片變形，使負極與隔膜間形成空洞，進而脫嵌鋰不均勻，負極涂層與顆粒形成微裂紋，固體電解質相界面(SEI)膜發生破裂與重組，消耗電解液，使循環性能變差。

如何避免卷芯變形，保證良好的隔膜、極片界面已經成為鋰離子電池開發的當務之急。由于鋰電池內部的持續脫嵌鋰反應，相應的技術開發還要考慮到副反應對電池性能的影響。

針對卷芯變形的問題，目前廣泛采用的是PVDF(聚偏氟乙烯)涂覆隔膜，將PVDF涂覆隔膜或者陶瓷隔膜的兩面，在卷芯熱壓時隔膜表面的PVDF膠層能夠將隔膜與正極和負極緊密的貼合到一起，抑制卷芯在內應力的作用下變形，并沒有從根本上消除或者減小負極脫嵌鋰后不可逆膨脹造成的卷芯內應力。使用PVDF涂覆隔膜需要對熱壓參數進行精準調控，避免膠層阻礙負極與電解液間的浸潤，造成首次充電析鋰，并且隨著浸泡電解液時間的延長，PVDF膠層逐漸溶脹，粘附力逐漸減弱甚至失效。

公開號為CN106784532A的中國專利公開了一種水性PVDF及其共聚物復合涂覆隔膜的制備方法，通過將PVDF及其共聚物和陶瓷按一定比例混合成漿料，并按一定涂布方式涂布于基膜的一測或兩側，后在溫度為40℃-90℃的三級烘箱內烘干，得到水性PVDF及其共聚物復合涂覆隔膜，從而提高隔膜在電解液中的溶脹率、鋰離子電池的倍率放電性能及循環性能，但該專利中采用水性PVDF及其共聚物復合涂覆隔膜，對于鋰離子電池使用過程出現的卷芯變形問題并沒有從根本上解決，且隨著電池充放電次數的增加，隔膜涂層粘附力逐漸減弱甚至失效，電池內部卷芯與極片逐漸變形，進而會影響鋰離子電池的倍率放電性能及循環性能；另外，該專利中的涂覆隔膜的組分包括PVDF及其共聚物、陶瓷、分散劑和離子水，沒有充分考慮到其組分對電池其他電性能的促進作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池用可溶解型雙氟磺酰亞胺鋰/硅酸鎂鋰涂覆隔膜及其制備方法，隔膜具有減輕卷芯變形和增加電解液鋰離子遷移數的特點，從根本上消除或者減小負極脫嵌鋰后不可逆膨脹造成的卷芯內應力的問題，隔膜的制備方法原料易得，操作簡便，易于實現工業化操作。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種鋰電池用可溶解型雙氟磺酰亞胺鋰/硅酸鎂鋰涂覆隔膜，包括基膜和涂覆在基膜上單面的涂層，所述基膜單面為隔膜對著負極一側的表面，所述涂層包括雙氟磺酰亞胺鋰、硅酸鎂鋰、聚甲基丙烯酸甲酯以及溶劑。

優選地，所述基膜為聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、無紡布隔膜基膜、纖維素基膜。