一种具有高安全性的电解质隔膜及其组装的电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种具有高安全性的电解质隔膜及其组装的电池。

背景技术：

1、现有的锂离子电池通常包括正极、负极、隔膜以及电解质。为了提升安全性，通常都是改变电极的制备工艺，例如：在采用干法制备工艺制备干法电极，避免现有常规的匀浆涂布方式对包覆在活性材料表面的聚合物电解质破坏，同时能够提前在材料层面对活性材料进行处理，降低了电芯层级再对电极原位包覆处理的难度，从而以更容易的方式实现提升电芯的本征安全。

2、但现有公开的锂离子电池，无论是采用何种电极，其采用的电解质大多都是液态电解质，依然存在一定的安全风险，现有技术中为了解决液态电解质带来的安全风险，大部分采用了固态聚合物电解质代替液态电解质的方式，但固态电解质存在离子电导率不足且制备得到的锂离子电池无法长时间稳定的循环的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于解决现有技术中锂离子电池的隔膜无法兼顾安全性和离子电导率的问题，提供相比液态电解质具有更高安全性、相比固态电解质具有更高离子电导率的一种具有高安全性的电解质隔膜及其组装的电池。

2、一种电解质隔膜，原料包括：质量比为(5-7)：(1-4)：(0.5-1.5)的咪唑类离子液体、溶剂和高分子聚合物。

3、过多的离子液体会导致电池阻抗增大，影响电池高温性能，过低会影响电池的实际成膜的电导率；聚合物过高或过低会导致形成的电解质膜不致密；溶剂过多或过低会影响最终的成膜情况；本发明中咪唑类离子液体、溶剂和高分子聚合物的质量比优选为6：3：1。

4、所述咪唑类离子液体为1-烷基咪唑-氯盐、1-烷基咪唑-溴盐中的至少一种；

5、和/或，所述溶剂为环丁砜；

6、和/或，所述高分子聚合物为pvdf(聚偏二氟乙烯)、pva(聚乙烯醇)、peo(聚氧化乙烯)、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)中的至少一种。

7、一种电解质隔膜的制备方法，包括：

8、将咪唑类离子液体和溶剂混合均匀，再加入高分子聚合物，80-90℃下搅拌直至聚合物溶解形成浆料；

9、将浆料刮涂在基板上形成100-200um的薄膜,真空干燥后从基板取下，即可制成电解质隔膜。

10、所述基板为玻璃板。

11、一种电池，包括上述的一种电解质隔膜，或者上述的一种电解质隔膜的制备方法制备得到的电解质隔膜。

12、所述电池中采用的正电极为干法正极电极；所述干法正极电极包括依次层叠的干法电极膜片、功能涂层和箔材。

13、所述干法电极膜片的原料包括：95-96％辅助粘结剂、3-4％的高分子聚合物纤维和1％活性材料；

14、和/或，所述功能涂层由96-96.5％lmfp、2.1％sp、0.7％cnt和0.7-1.2％pvdf组成；

15、和/或，所述箔材为铝箔。

16、所述干法电极膜片的制备过程为：将活性材料与辅助粘结剂混合均匀后，再加入高分子聚合物纤维混匀，在100-110℃条件下捏合后经过辊压制成；

17、所述辅助粘结剂为peo和pva中的至少一种；和/或，所述高分子聚合物纤维为ptfe纤维；和/或，所述活性材料为碳。

18、所述功能涂层的厚度为5-10um；和/或，所述干法电极的厚度为40-100um；和/或，所述铝箔的厚度为12um。

19、所述电池中的负电极为金属锂或石墨，所述负电极的厚度为100-450um。

20、本发明技术方案，具有如下优点：

21、1.本发明公开的一种电解质隔膜，原料包括：质量比为(5-7)：(1-4)：(0.5-1.5)的咪唑类离子液体、溶剂和高分子聚合物。采用该配比和原料制备得到的电解质隔膜，其同时具有作为电解质以及作为隔膜的功能作用，即采用本发明的原料可以合成具有离子导电性并兼具隔膜作用的聚合物电解质，在作为隔膜的同时也作为电解质有效代替液态锂离子电池中的电解液，相比电解液而言，具有更高的安全性，同时，本发明的电解质隔膜相比固态电解质具有更高的离子电导率。

22、2.本发明中的电解质隔膜，其中咪唑类离子液体、溶剂和高分子聚合物的质量比优选为6：3：1，将该质量比制备的电解质隔膜应用到电池中后，可以进一步显著提高离子电导率，并且可以保证电池长时间稳定的循环，因此，本发明的电解质既能一定程度的提高安全性，并且还能显著提高离子电导率和电池的循环稳定性，实用性更强。

23、3.本发明的一种电池，其中的正电极为干法正极电极，该干法正极电极采用干法技术制备聚合物包覆正极和底涂lmfp的铝箔复合形成的干法正极电极，可以进一步保证电池的安全性能。本发明组成的扣式电池利用了正极、隔膜双重安全，更加提高了电芯的安全性能，为以后制作动力电池提供了思路。

技术特征：

1.一种电解质隔膜，其特征在于，原料包括：质量比为(5-7)：(1-4)：(0.5-1.5)的咪唑类离子液体、溶剂和高分子聚合物。

2.根据权利要求1所述的一种电解质隔膜，其特征在于，所述咪唑类离子液体为1-烷基咪唑-氯盐、1-烷基咪唑-溴盐中的至少一种；

3.一种电解质隔膜的制备方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基板为玻璃板。

5.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的一种电解质隔膜，或者包括权利要求3-4任一项所述的一种电解质隔膜的制备方法制备得到的电解质隔膜。

6.根据权利要求5所述的一种电池，其特征在于，所述电池中采用的正电极为干法正极电极；所述干法正极电极包括依次层叠的干法电极膜片、功能涂层和箔材。

7.根据权利要求6所述的一种电池，其特征在于，所述干法电极膜片的原料包括：95-96％辅助粘结剂、3-4％的高分子聚合物纤维和1％活性材料；

8.根据权利要求7所述的一种电池，其特征在于，

9.根据权利要求6-8任一项所述的一种电池，其特征在于，所述功能涂层的厚度为5-10um；和/或，所述干法电极的厚度为40-100um；和/或，所述铝箔的厚度为12um。

10.根据权利要求6或7所述的一种电池，其特征在于，所述电池中的负电极为金属锂或石墨，所述负电极的厚度为0.45mm。

技术总结
本发明公开了一种具有高安全性的电解质隔膜及其组装的电池，其中，一种电解质隔膜，原料包括：质量比为(5‑7)：(1‑4)：(0.5‑1.5)的咪唑类离子液体、溶剂和高分子聚合物。利用本发明中采用的原料可以合成具有离子导电性并兼具隔膜作用的聚合物电解质，在作为隔膜的同时也作为电解质有效代替液态锂离子电池中的电解液，相比电解液而言，具有更高的安全性；同时，本发明中的干法正极电极采用干法技术制备聚合物包覆正极和底涂LMFP的铝箔复合形成的干法正极电极，可以进一步保证电池的安全性能。本发明组成的扣式电池利用了正极、隔膜双重安全，更加提高了电芯的安全性能，为以后制作动力电池提供了思路。

技术研发人员：查煜澄
受保护的技术使用者：蜂巢能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11