[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用隔膜的表面直接生長負極的方法

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• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113328200A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 李美成;劉燊;牛凱;陳帥霖;劉樂浩;張來豫
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/46;H01M4/139;H01M50/437;H01M50/44;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種隔膜表面直接生長負極材料的制備方法，該方法包括將活性材料和碳材料溶于去離子水中進行超聲攪拌，并將該溶液經(jīng)過旋涂法均勻涂覆于隔膜表面一側，通過干燥、燒結，制備得到了只有單側生長負極材料的隔膜。該方法操作步驟極其簡單，制備而得的隔膜電極可直接應用于鋰離子電池，相比傳統(tǒng)鋰離子電池制備工藝而言，省去了負極極片的制備步驟，且使用旋涂法生長的活性物質分散更加均勻，厚度也相比傳統(tǒng)工藝較小，更利于鋰離子的嵌入和脫出；此外，由于隔膜作為離子傳輸體系的一部分，相對于生長在集流體銅箔上，將活性物質直接生長在隔膜上更利于離子擴散、傳輸，可有效減少離子擴散路徑，從而提高電池的大倍率充放電性能。

技術領域

本發(fā)明屬于電化學技術領域，涉及一種鋰離子電池用隔膜的表面直接生長負極的方法。

背景技術

目前鋰離子電池作為性能良好的儲能器件近年來發(fā)展迅猛，但常規(guī)極片電池工藝較復雜，傳統(tǒng)極片工藝過程中不僅要繁瑣地加入活性材料、導電劑、溶劑和粘結劑，并研磨成均勻的漿料，而且還要使?jié){料均勻地刮覆在銅箔上，刮極片過程中銅箔極易褶皺，會降低電池的性能。制備電池過程中也極易破壞到極片，并導致性能下降。所以選擇一種有潛力的可替代電極材料，改善傳統(tǒng)的鋰離子電池的制作工藝具有很大實用價值，一種沒有粘結劑和導電劑的負極隔膜一體化鋰離子電池有待開發(fā)和設計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出一種簡單且有效的鋰離子電池用隔膜的表面直接生長負極的方法。本方法通過將反應物溶于去離子水中進行超聲攪拌，并將該溶液經(jīng)過旋涂法均勻涂覆于隔膜表面一側，后續(xù)通過干燥、燒結等方法，制備得到了只有單側生長負極材料的隔膜樣品。該方法在傳統(tǒng)電池隔膜上直接制備出負極材料，實現(xiàn)了電池隔膜與負極材料的一體化制備，可以直接用于鋰離子電池的裝配，極大地簡化了電池裝配工藝，方法簡單、操作過程可控、降低了電池制造成本。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的表面直接生長負極的方法，該方法包括將反應物溶于去離子水中進行超聲攪拌，并將該溶液經(jīng)過旋涂法均勻涂覆于隔膜表面一側，后續(xù)通過干燥、燒結等方法，制備得到了只有單側生長負極材料的隔膜樣品。

具體地，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用隔膜的表面直接生長氧化鈦或硫化鉬負極的方法，具體步驟如下：

(1)將碳材料和鈦酸四丁酯(硫化鉬)倒入燒杯中，并加入一定量去離子水，加入磁子，超聲以及攪拌半天。

(2)將上述均勻溶液均勻旋涂于隔膜表面一側，并在高溫下真空干燥一整夜。

(3)將干燥好的隔膜取出，在氮氣環(huán)境下，高溫煅燒半天，使鈦酸四丁酯(硫化鉬)完全分解為氧化鈦(硫化鉬)。

上述的一種在隔膜表面直接生長氧化鉬負極材料的方法，其特征在于，

所述步驟(1)中所加入的一種碳材料包括氧化石墨烯，碳納米管，導電炭黑中的一種或幾種。

所述步驟(1)中碳材料和鈦酸四丁酯(硫化鉬)最佳比例為1：10。

所述步驟(2)中每片隔膜旋涂用溶液量大約為40微升，干燥溫度為50-70攝氏度。

該方法操作步驟極其簡單，制備而得的一體化隔膜可直接應用于鋰離子電池，相比傳統(tǒng)鋰鈉離子電池制備工藝而言，省去了一步負極極片的制備步驟，且使用旋涂法生長的活性物質分散更加均勻，生長厚度也相比傳統(tǒng)工藝較小，更利于鋰離子的嵌入和脫出；此外，由于隔膜做為離子傳輸體系的一部分，相對于生長在集流體銅箔上，將活性物質直接生長在隔膜上更利于離子擴散、傳輸，可有效減少離子擴散路徑，從而提高電池的大倍率充放電性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。