[發(fā)明專利]一種鋰電隔膜與電池集成制備方法

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• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN115020920A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂維強(qiáng);尼圖·木帶斯特·維尼·門迪耶夫;萬兆;余遠(yuǎn)東;牛英華
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)長三角研究院（湖州）;超安鋰電科技（湖州）有限公司
• 主分類號: H01M50/457
• 分類號: H01M50/457;H01M50/446;H01M50/403;H01M50/414;H01M50/417;H01M50/423;H01M50/431;H01M50/434;H01M50/437;H01M10/052;H01M10/058
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

1.一種鋰電隔膜，其特征在于，包含三層結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)具體材料如下所示：

第一層基膜：鋰電多孔隔膜基膜；

第二層絕緣熱穩(wěn)定層：陶瓷粉末或熱穩(wěn)材料5wt％-99wt％，聚合物粘結(jié)劑1wt％-95wt％；

第三層活性物質(zhì)層：正極/負(fù)極活性物質(zhì)0.5wt％-99wt％，聚合物材料0.5wt％-99wt％，導(dǎo)電劑0.5wt％-10wt％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第一層所述基膜為以下一種或它們之間的任意組合：聚丙烯、聚乙烯、硝酸纖維素膜、醋酸纖維素膜、聚酰胺膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯膜、熱塑性聚酰亞胺、熱固性聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺，聚醚亞胺、研穆纖維膜、聚酞胺膜、金屬膜、合金膜、陶瓷膜、高分子技術(shù)配合膜、分子篩復(fù)合膜、沸石膜、玻璃膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第二層所述陶瓷粉末或熱穩(wěn)材料可從以下材料或它們的任意組合中挑選：氧化鋁、氫氧化鎂、二氧化硅、勃姆石、氫氧化鈣、芳綸纖維。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第二層的聚合物粘結(jié)劑和第三層的聚合物材料包括聚偏氟乙烯基聚合物、羧甲基纖維素、聚苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸丁脂、聚丙烯腈、聚(環(huán)氧乙烷)、聚環(huán)氧丙烷、聚(丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(偏二氟乙烯)、聚雙甲氧基乙氧基乙醇鹽-磷腈、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、以及聚(偏二氟乙烯)-六氟丙烯、聚(全氟磺酸)﹑磺化聚四氟乙烯、聚四氟乙烯的磺化全氟烷氧基衍生物、磺化聚礬、磺化聚(醚酮)﹑磺化聚(醚醚酮)﹑磺化聚苯乙烯、磺化聚酰亞胺﹑磺化苯乙烯-丁二烯共聚物﹑磺化聚氯-三氟乙烯、磺化全氟乙烯-丙烯共聚物、磺化乙烯-氯三氟乙烯共聚物﹑磺化聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯與六氟丙烯和四氟乙烯的磺化共聚物、乙烯和四氟乙烯的磺化共聚物、聚苯并咪唑及這些材料的化學(xué)衍生物、共聚物、共混物中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第三層所述正極活性物質(zhì)包括磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元正極材料、錳酸鋰、鈷酸鋰以及它們的混合物、摻雜物和衍生物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第三層所述負(fù)極活性物質(zhì)包括石墨、軟碳、硬碳、石墨烯、鈦酸鋰、硅粉、硅碳和硅氧材料以及它們的混合物、摻雜物和衍生物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第三層所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、350G、碳纖維、碳納米管、科琴黑、石墨導(dǎo)電劑、石墨烯、Super P、VGCF、CNTs中的一種或者多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電隔膜，其特征在于，第二層和第三層在配置漿料涂覆成膜時可使用的溶劑選自：N-甲基吡咯烷酮、丙酮、1,3-二氧戊環(huán)、1,2-二甲氧基乙烷、四乙二醇二甲醚、聚(乙二醇)二甲醚、二乙二醇二丁醚、2-乙氧基乙基醚、砜、環(huán)丁砜、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲酸甲酯、苯、甲苯、二甲苯、乙酸甲酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸烯丙基乙酯、氫氟醚、離子液體溶劑、環(huán)己烷、環(huán)己酮、甲苯環(huán)己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、異丙醇、乙醚、環(huán)氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮二乙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、乙腈、乙酸乙酯、甲酸丙酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙腈、吡啶、苯酚、水或其組合。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的鋰電隔膜集成制備電池方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一層基膜：

(1)第一層基膜選定選擇商業(yè)鋰電隔膜或多層膜或其他鋰電池隔膜；

第二層絕緣熱穩(wěn)定涂層：

(1)選取一定質(zhì)量的聚合物粘結(jié)劑，并選取一定量的溶劑；

(2)將聚合物粘結(jié)劑加入到溶劑中，攪拌形成穩(wěn)定的漿料；

(3)將陶瓷粉末或熱穩(wěn)材料加入上述漿料中，攪拌均勻，形成漿料；

(6)將上述方法中制備的漿料，涂在基膜的一側(cè)，其成膜方法包括噴涂、流延、絲網(wǎng)印刷、浸漬提拉、電泳；

(7)將步驟(6)中涂覆完成的厚度均勻的復(fù)合隔膜進(jìn)行真空烘干或其他方式令涂層中的溶劑揮發(fā)干凈；

第三層活性物質(zhì)層：

(1)選取一定質(zhì)量的聚合物基材，并選取一定量的溶劑；

(2)將聚合物基材加入到溶劑中，攪拌形成穩(wěn)定的漿料；

(3)將超導(dǎo)炭黑加入上述漿料中，攪拌均勻，形成第二漿料；

(4)將正極或負(fù)極活性物質(zhì)粉末加入上述第二漿料中，攪拌均勻并進(jìn)行超聲分散；

(5)將超聲后的漿料繼續(xù)攪拌，混合均勻，形成用于第二層膜的涂覆漿料；

(6)將上述方法中制備的漿料，涂在第二層絕緣熱穩(wěn)定涂層上，其成膜方法包括噴涂、流延、絲網(wǎng)印刷、浸漬提拉、電泳，涂覆時隔膜兩側(cè)留邊；

(7)將步驟(6)中涂覆完成的厚度均勻的復(fù)合隔膜進(jìn)行真空烘干或其他方式令涂層中的溶劑揮發(fā)干凈；

(8)將(7)中的烘干完成的三層結(jié)構(gòu)集成隔膜包裝存放；

電池組裝：

(1)將上述三層結(jié)構(gòu)集成隔膜作為鋰電組裝隔膜；

(2)在隔膜與電極疊片時，集成隔膜活性物質(zhì)層與含有同種活性物質(zhì)組分的電極緊密接觸；

(3)按照疊片和封裝工藝制造電池，形態(tài)包括扣式電池、圓柱電池、軟包電池和方塊電池。