[發(fā)明專利]一種補鋰復合隔離膜及其制備方法和應用

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• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN115117560A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 黃龍;張文瑞;王浩
• 申請（專利權(quán)）人: 楚能新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M50/451
• 分類號: H01M50/451;H01M50/489;H01M10/0525;H01M10/42;H01M50/403;H01M50/417;H01M50/423;H01M50/431;H01M50/446
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 榮紅穎;劉春成

本發(fā)明公開了一種補鋰復合隔離膜及其制備方法和應用，補鋰復合隔離膜包括基膜和補鋰層，補鋰層涂覆在基膜的朝向正極的一側(cè)，補鋰層通過補鋰層材料制備得到，補鋰層材料由富鋰材料和粘接劑組成；富鋰材料為Li₂NiO₂、Li₃N、Li₂O₂、Li₂S中的一種，優(yōu)選為Li₃N。本發(fā)明中補鋰層不僅能補償鋰離子電池充放電過程中損耗的不可逆鋰離子，使得經(jīng)補鋰后的鋰離子電池具有較高的初始放電容量和首次充放電效率，提升鋰電池的能量密度和循環(huán)性能；還能改善隔離膜的熱收縮性能，提高隔離膜的耐溫性能和安全性；補鋰復合隔離膜的制備方法和使用，與現(xiàn)有鋰離子電池制備工藝兼容性好，適用于產(chǎn)業(yè)化大批量生產(chǎn)。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領域，具體涉及一種補鋰復合隔離膜及其制備方法和應用。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于其輸出電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等特點，廣泛應用在數(shù)碼電子產(chǎn)品、電動工具、電動車、儲能等領域。目前，大容量電池技術(shù)的快速發(fā)展加速了鋰離子動力電池商業(yè)化進程，使得新能源車的普及率逐年迅速攀升。新能源電動車受到追捧的同時，消費者對其長續(xù)航性能、循環(huán)性能等提出了更高的要求。因此，開發(fā)更高能量密度的電池才能滿足市場的長續(xù)航里程日益增長的需求。當前，硅基等合金類負極材料由于具有更高的容量被認為在鋰離子電池中有望替代大規(guī)模商業(yè)化應用的石墨負極。然而，硅基等合金類負極材料首次充放電效率低的問題很大程度上制約著全電池容量的發(fā)揮，進而影響實際能量密度的提高。

在鋰電池制造過程中，對正負極進行補鋰可以明顯提升電池首次充放電效率。目前負極采用的補鋰方法主要包括：(1)在負極極片表面噴灑超細金屬鋰粉補鋰；(2)將超細鋰粉制成漿料噴涂在負極表面進行補鋰；(3)通過機械輥壓的方式將超薄金屬鋰箔從基材上轉(zhuǎn)移到負極片上進行補鋰；(4)采用磁控濺射或者熱蒸發(fā)的方式將氣態(tài)鋰沉積到負極極片表面；(5)在負極混合料中加入金屬鋰粉進行球磨，采用干法工藝制成補鋰負極極片。

上述補鋰的方法操作上通常比較復雜，與目前的生產(chǎn)工藝兼容性差，并且存在嚴重的安全隱患。因此，研發(fā)人員將目光放在正極補鋰的研發(fā)中。

正極補鋰的主要方式是將Li₂NiO₂、Li₃N、Li₂O₂、Li₂S等富鋰材料添加到正極極片中達到補鋰的效果。然而，上述補鋰材料不僅化學穩(wěn)定性較差，在正極勻漿過程中由于這些補鋰材料的加入會顯著影響正極漿料的穩(wěn)定性使得涂布的極片一致性有明顯差異。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的一方面提供了一種補鋰復合隔離膜，補鋰復合隔離膜在基膜朝向正極的一側(cè)涂覆有補鋰層，補鋰層由富鋰材料和粘接劑所組成。本發(fā)明中補鋰層不僅可以補償鋰離子電池充放電過程中損耗的不可逆鋰離子，使得經(jīng)補鋰后的鋰離子電池具有較高的初始放電容量和首次充放電效率，提升鋰電池的能量密度和循環(huán)性能，還可以一定程度上改善隔離膜的熱收縮性能，進而提高隔離膜的耐溫性能和安全性。

本發(fā)明的另一方面提供了上述鋰離子電池補鋰復合隔離膜的制備方法及應用，該鋰離子電池補鋰復合隔離膜與現(xiàn)有鋰離子電池制備工藝兼容性好，適用于產(chǎn)業(yè)化大批量生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案。

一種補鋰復合隔離膜，包括基膜和補鋰層，所述補鋰層涂覆在所述基膜的朝向正極的一側(cè)，所述補鋰層通過補鋰層材料制備得到，所述補鋰層材料由富鋰材料和粘接劑組成。

上述補鋰復合隔離膜，作為一種優(yōu)選實施方式，所述基膜材質(zhì)為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、或聚酰胺(PA)中的任意一種。