一种反哺型锂离子电池隔膜材料及其制备和应用的制作方法

文档序号:20993320发布日期:2020-06-05 21:55阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种反哺型锂离子电池隔膜材料,其特征在于,包括基材,以及附着在基材上表面和/或下表面上的复合涂层,所述复合涂层中含有质量比为1:(1-20)的高分子聚合物与硅粉。

2.根据权利要求1所述的一种反哺型锂离子电池隔膜材料,其特征在于,所述的基材为陶瓷隔膜、pe基膜、pvdf基膜或pp基膜;

所述的高分子聚合物选自cmc、sbr、pvdf、海藻酸钠、paa、ptfe或pvp中的一种或几种的组合,其重均分子量为10万~300万。

3.根据权利要求1所述的一种反哺型锂离子电池隔膜材料,其特征在于,所述的复合涂层的厚度为1-20μm。

4.根据权利要求1所述的一种反哺型锂离子电池隔膜材料,其特征在于,硅粉的粒径为10nm~1μm。

5.如权利要求1-4任一所述的反哺型锂离子电池隔膜材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)以高分子聚合物为溶质,溶解于溶剂中,加入硅粉混合均匀,得到前驱体溶液;

(2)再将所得前驱体溶液涂覆在基材的上表面和/或下表面上,干燥使得溶剂蒸发,即在基材上形成复合涂层,并得到目的产物锂离子电池隔膜材料。

6.根据权利要求5所述的反哺型锂离子电池隔膜材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所用的溶剂选自nmp、dmf、乙醇、甲醇、丙酮或水中的任一种或几种的组合。

7.根据权利要求5所述的反哺型锂离子电池隔膜材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,高分子聚合物与溶剂的质量比为1:99~10:90。

8.根据权利要求5所述的反哺型锂离子电池隔膜材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,涂覆的工艺条件为:环境温度10~60℃、环境湿度5~90%、涂覆速度为1~20cm/s;

干燥后,溶剂蒸发残留量不高于1wt%。

9.一种锂离子电池,其包括正极片、含锂负极片、如权利要求1-4任一所述的隔膜材料,以及电解液,其中,所述正极片与含锂负极片分别贴合于隔膜材料的两侧表面,且隔膜材料上含有复合涂层的一侧表面朝向所述含锂负极片。

10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池,其特征在于,所述的正极片为锂片、含硫正极片、磷酸铁锂正极片、钴酸锂正极片、镍钴锰三元锂正极片或镍钴铝三元锂正极片;

所述的含锂负极片为锂片、硅锂合金负极片、锂碳复合负极片或锂锡合金负极片;

所述电解液为碳酸酯类电解液或醚类电解液。


技术总结
本发明涉及一种反哺型锂离子电池隔膜材料及其制备和应用,隔膜材料包括基材,以及附着在基材上表面和/或下表面上的复合涂层,所述复合涂层中含有质量比为1:(1‑20)的高分子聚合物与硅粉。与现有技术相比,本发明制备的隔膜材料当在电解液环境中,电化学环境下,复合涂层与锂反应以LixSi(x∈(0,4.4))的形式存储锂离子,在循环过程中以浅充浅放的方式补充锂离子的消耗,从而提高含锂负极的库伦效率、提升循环寿命,进而提高锂离子电池的能量密度;此外,由于未被完全锂化的LixSi(x∈(0,4.4))可以通过合金化反应吸收循环过程中负极产生的锂枝晶并在后序循环中“反哺”回负极,使本发明进一步提高了含锂负极电池的安全性和循环寿命。

技术研发人员:黄云辉;伽龙;张任远;陈筱;赵瑞瑞;戚孝群
受保护的技术使用者:同济大学
技术研发日:2020.01.22
技术公布日:2020.06.05
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