[發明專利]一種隔膜的鋰化處理方法及其處理后的隔膜材料

在審

• 申請號: 202110193985.4
• 申請日: 2021-02-20
• 公開（公告）號: CN112803116A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 吳如森
• 申請（專利權）人: 天津謙同新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 王超

本發明屬于鋰離子電池隔膜制備技術領域，尤其涉及一種隔膜的鋰化處理方法及其處理后的隔膜材料，所述隔膜的鋰化處理方法包括以下步驟：步驟一：將隔膜通過適當的酸處理，然后用蒸餾水將隔膜清洗到中性，烘干；步驟二：將經過步驟一處理的隔膜，浸泡在中性可溶解鋰鹽溶液中，經過一定時間的高溫浸煮；步驟三：將固化劑噴涂在隔膜上；步驟四：進行烘干。本發明提供一種利用隔膜的高比表面積，高孔隙率的特點，在隔膜中添加少量的鋰鹽，為鋰電池的化成反應提供額外的鋰離子的隔膜的鋰化處理方法及其處理后的隔膜材料。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池隔膜制備技術領域，尤其涉及一種隔膜的鋰化處理方法及其處理后的隔膜材料。

背景技術

現有技術和缺陷：

鋰離子電池的主要組成部分為：正極，負極，電解液和隔膜。隔膜的性能會影響電池的電性能和安全性能。主要功能是隔開正極與負極，防止短路，同時獨有的微孔結構可使鋰離子通過，因此一定程度上影響電池的電化學能。目前市面上常見的隔膜材料有三種：單層的聚丙烯、單層的聚乙烯、三層的聚丙烯或聚乙烯復合隔膜。這些電池隔膜又可以根據制造工藝分為干、濕類，兩者最大的區別就是內部成孔原理不同。

鋰離子電池從工作原理上看，是以可逆嵌入和脫出鋰離子的嵌鋰化合物作為電池正負極的二次電池體系。鋰離子電池和其它電池一樣，是通過電極材料的氧化還原反應來進行能量的儲存和釋放的，只不過在鋰離子電池內部是利用鋰離子在電場的作用下的定向運動來完成電荷的傳遞。一般正極材料為層狀過渡金屬氧化物，負極為石墨，在充放電過程中發生的電化學反應如下：

負極反應：Li_xC→xLi⁺+xe^-+C

正極反應：MO₂+xLi⁺+xe^-→Li_xMO₂

總反應：Li_xC+MO₂＝C+Li_xMO₂

在充電過程中，鋰離子和電子從層狀過渡金屬氧化物晶格中脫出，產生一個電子空穴和一個鋰空穴。產生的鋰離子經由電解液，通過隔膜到達負極，嵌入到石墨層中。同時，電子通過外電路到達負極與鋰離子結合。在充放電過程中，鋰離子反復在正極和負極之間嵌入和脫出。

該電池體系使用石墨作為為負極，石墨負極表面形成固體電解質界面(SEI)膜不穩定，導致了電池在循環過程中可移動Li+不斷損耗，從而造成電池量衰減。因此，如何提高SEI膜的穩定性以及增加電池中的可移動鋰離子，是提高電池循環壽命亟待解決的問題。CN112072186A公開了一種提高軟包電池化成浸潤性及SEI膜穩定性的方法,其特征在于，在電芯真空注液前,于卷芯與氣袋交界處，進行至少兩處的一次預封處理，得到第一預封區,然后真空注液、于氣袋開口處封裝，經化成，抽氣、熱封、裁切得到電芯。CN110034336A公開了一種形成穩定SEI膜的電池化成方法。其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)在待化成電池的電極上施加電壓進行線性掃描，得到預構建SEI膜的電池；(2)對步驟(1)所述預構建SEI膜的電池進行SEI膜重整,得到重整SEI膜的電池；(3)對步驟(2)所述重整SEI膜的電池的電極上施加電壓進行線性掃描,得到化成后的電池。

近幾年，越來越多的研究者將目光看向了隔膜材料。從2007年開始，伴隨著鋰電池在電力驅動應用中的快速發展，相關的隔膜專利申請也快速增長。例如，CN105246692B公開了一種聚烯烴多層微多孔膜材料。其具有耐氧化性，電解液注射性和關閉特性優異，進而透過性及強度均衡性優異。CN101511588B公開了一種多層微孔膜。其具有良好平衡的關閉性能，熔化性能，滲透性和針刺穿強度。

對比文件僅僅是說明電池隔膜的結構變化，都沒有提到制造鋰化隔膜的技術，也就是功能化。

解決上述技術問題的難度和意義：