[發(fā)明專利]一種鋰電池改性隔膜及其制備方法和鋰電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210429066.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114725619A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成林;陳馳;柯曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M50/449
• 分類號(hào): H01M50/449;H01M50/446;H01M50/403;H01M10/42;H01M10/052
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉思言

本申請(qǐng)屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池改性隔膜及其制備方法和鋰電池，鋰電池改性隔膜包括：鋰電池隔膜和MAF?4?AZO層，MAF?4?AZO層修飾所述鋰電池隔膜，MAF?4?AZO層中AZO抑制鋰枝晶生長(zhǎng)刺穿隔膜，同時(shí)有效降低鋰金屬的沉積過(guò)電位，從而解決鋰金屬負(fù)極容易發(fā)生鋰枝晶生長(zhǎng)刺穿隔膜的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池改性隔膜及其制備方法和鋰電池。

背景技術(shù)

新能源發(fā)電調(diào)峰、新能源汽車動(dòng)力輸出以及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域都對(duì)儲(chǔ)能電池有迫切需求，在鋰電池、鈉電池以及鉀電池等各種儲(chǔ)能電池中，應(yīng)用范圍最廣的電池是鋰電池，然而目前實(shí)際應(yīng)用的鋰電池的能量密度不高，無(wú)法滿足需求。

鋰金屬負(fù)極(LMA)具有極高的理論比容量(3860mAh g^-1)、最低的電化學(xué)電勢(shì)(-3.040Vvs.標(biāo)準(zhǔn)氫電極)以及較低的質(zhì)量密度等特點(diǎn)，因此，理論上鋰金屬負(fù)極與合適的正極材料組成的鋰電池具有極高的理論比容量，可以解決目前實(shí)際應(yīng)用的鋰儲(chǔ)能電池的能量密度不高，無(wú)法滿足需求的技術(shù)問(wèn)題，然而，在鋰金屬負(fù)極容易發(fā)生鋰枝晶生長(zhǎng)刺穿隔膜，導(dǎo)致鋰電池庫(kù)倫效率低、循環(huán)壽命短、安全隱患高，鋰金屬負(fù)極難以投入實(shí)際應(yīng)用。

對(duì)于鋰金屬負(fù)極容易發(fā)生鋰枝晶生長(zhǎng)刺穿隔膜的技術(shù)問(wèn)題，目前主要的研究方案有：

(1)通過(guò)調(diào)節(jié)電解液的組分形成穩(wěn)定致密的SEI層，以此減緩鋰金屬與電解液之間的副反應(yīng)來(lái)延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命，提高庫(kù)倫效率，然而這種方法在電池全生命周期的效果持續(xù)性是一個(gè)疑問(wèn)。

(2)通過(guò)誘導(dǎo)在鋰金屬上形成均勻的形核位點(diǎn)能夠有效地抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。但是，這種方法目前大多數(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，商業(yè)化的難度較大。

(3)應(yīng)用固態(tài)電解質(zhì)可以有效地阻礙鋰枝晶生長(zhǎng)，阻止正負(fù)極發(fā)生接觸。但是，固態(tài)電解質(zhì)存在室溫離子電導(dǎo)率低、高的界面阻抗以及成本高昂等缺點(diǎn)，使其難以被廣泛應(yīng)用。

因此，直到目前為止，鋰枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題仍然沒(méi)有找到一種有效的解決方法。因此，找到一種能夠有效地減少鋰枝晶的刺穿、延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間及提高電池的整體安全性的方法發(fā)展鋰金屬負(fù)極顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋰電池改性隔膜及其制備方法和鋰電池，用于解決鋰金屬負(fù)極容易發(fā)生鋰枝晶生長(zhǎng)刺穿隔膜的技術(shù)問(wèn)題。

本申請(qǐng)第一方面提供了一種鋰電池改性隔膜，所述鋰電池改性隔膜包括：鋰電池隔膜和MAF-4-AZO層；

所述MAF-4-AZO層修飾所述鋰電池隔膜。

優(yōu)選的，所述鋰電池隔膜為鋰電池聚丙烯隔膜。

本申請(qǐng)第二方面提供了一種鋰電池改性隔膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將MAF-4-AZO、粘接劑以及有機(jī)溶劑混合得到MAF-4-AZO漿料；

步驟2、將MAF-4-AZO漿料涂覆在鋰電池隔膜表面，干燥得到鋰電池改性隔膜。

優(yōu)選的，步驟1中，所述MAF-4-AZO的制備方法包括步驟：

步驟101、將AZO與MAF-4混合，得到MAF-4-AZO前驅(qū)體；

步驟102、將所述MAF-4-AZO前驅(qū)體置于充滿惰性氣氛的密封耐壓瓶中進(jìn)行氣相吸附反應(yīng)，得到MAF-4-AZO粗產(chǎn)物；

步驟103、將所述MAF-4-AZO粗產(chǎn)物離心洗滌，干燥得到MAF-4-AZO；

步驟102中，所述反應(yīng)的溫度為120℃～150℃，反應(yīng)的時(shí)間為8h～12h。

優(yōu)選的，步驟101中，所述混合的步驟為：將AZO與MAF-4置于瑪瑙研缽中研磨混合均勻。