[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210426828.8
• 申請(qǐng)日: 2022-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN115020920A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（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(hào): H01M50/457
• 分類號(hào): 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(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發(fā)明公開了一種鋰電隔膜與電池集成制備方法，所述的鋰電隔膜，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，聚合物粘結(jié)劑；第三層活性物質(zhì)層：正極/負(fù)極活性物質(zhì)，聚合物材料，導(dǎo)電劑。相比于使用商業(yè)隔膜組裝的電池，本發(fā)明的隔膜與電極集成方式具有更高的面積比容量。電極活性涂覆涂層隔膜由于增強(qiáng)了電解液對(duì)電極的浸潤效果，可以提升了電極與隔膜之間的界面穩(wěn)定性與兼容性，相比單獨(dú)的惰性陶瓷涂層隔膜具有更高的離子電導(dǎo)率。電極活性涂覆涂層加陶瓷隔膜一體集成亦提升隔膜機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，提升了電池安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種鋰電隔膜與電池集成制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為當(dāng)今最重要的儲(chǔ)能器件，在消費(fèi)電子、電動(dòng)交通與大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。容量和安全是鋰離子電池最重要的指標(biāo)。鋰離子電池的容量和安全不僅與構(gòu)成鋰離子電池的正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等材料有關(guān)，也與電池材料的分布方式和電池組裝方式有關(guān)。比如通過增加電極材料涂覆厚度可以提升電池容量，但是電極涂覆厚度的增加導(dǎo)致電極材料電解液浸漬困難，電極材料利用率與電池倍率會(huì)變差。另一方面，電池隔膜的穩(wěn)定性亦在很大程度上影響電池安全性。當(dāng)電池在大電流充放電、過充過放、電池短路等情況下造成電池溫度上升時(shí)，聚合物基的隔膜會(huì)發(fā)生熱收縮或熔斷，造成電池進(jìn)一步的內(nèi)短路和熱失控甚至爆炸。通過在聚合物基隔膜上涂覆一層氧化鋁、勃姆石等惰性陶瓷涂層或者是耐熱性良好的芳綸纖維涂層，可以顯著提升隔膜的熱穩(wěn)定性并提升電池安全性能。盡管如此，電池的安全性依然有待繼續(xù)提升，在提升電池安全性的同時(shí)也不能以犧牲電池容量為代價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的在于提供一種鋰電隔膜與電池集成制備方法，以克服聚合物隔膜熱穩(wěn)定性差的缺陷，提升電池安全性，并保持甚至能提升電池容量。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種鋰電隔膜，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％。

進(jìn)一步地，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(duì)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。

進(jìn)一步地，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。

進(jìn)一步地，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。

進(jìn)一步地，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。