一种隔膜的制作方法

专利2025-03-25  17


本申请涉及锂金属电池,尤其涉及一种隔膜。


背景技术:

1、随着便携式电子设备和新能源汽车需求的爆炸式增长,开发更高能量密度的二次锂金属电池迫在眉睫。在产业预研项目中,为了进一步提高电池的能量密度,负极使用金属锂的锂金属电池备受关注,其拥有超高的理论比容量(3860mah/g)、极低的标准氧化还原电位(-3.04v)和极小的密度,在固态电池和新型电池体系如锂-硫电池/锂-空气电池中均有优异的发挥。

2、但锂金属电池的发展也面临着诸多挑战,其中最为关键的问题为锂枝晶的不断生长而刺穿隔膜,导致电池安全问题。


技术实现思路

1、本申请提供了一种隔膜,以解决如下技术问题:如何提高锂金属电池的安全性。

2、第一方面,本申请提供了一种隔膜,应用于锂金属电池,所述隔膜包括基膜以及附着于所述基膜至少部分表面的涂层;其中,所述涂层的涂料成分包括:银盐;所述银盐能够解离为银离子和阴离子,所述阴离子能够在电极表面参与形成高离子电导且稳定的sei保护层;

3、在所述涂料成分中,以质量分数计,所述银盐的含量为80%~95%。

4、可选的,所述银盐的含量为87%~92%。

5、可选的,所述银盐包括如下至少一种:硝酸银、氟化银。

6、可选的,所述涂料成分还包括如下至少一种:分散剂、粘结剂以及导电炭黑。

7、可选的,所述分散剂包括如下至少一种:羧甲基纤维素盐和聚丙烯酸盐。

8、可选的,所述羧甲基纤维素盐包括如下一种:羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠;和/或,

9、所述聚丙烯酸盐包括如下至少一种:聚丙烯酸、聚丙烯酸钠。

10、可选的,所述粘结剂包括如下至少一种:聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、海藻酸钠。

11、可选的,所述导电炭黑包括如下至少一种:bp2000、super p、科琴黑、乙炔黑、导电石墨片、碳纳米管。

12、可选的,在所述涂料成分中,以质量分数计,所述分散剂的含量为0.2%~3%,所述粘结剂的含量为1%~10%,所述导电炭黑的含量为1%~10%。

13、可选的,所述基膜的材质包括如下至少一种:聚烯烃、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、纤维素、聚氨酯。

14、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:

15、本申请实施例提供的该隔膜,应用于锂金属电池,所述隔膜包括基膜以及附着于所述基膜至少部分表面的涂层;其中,所述涂层的涂料成分包括:银盐;所述银盐能够解离为银离子和阴离子,所述阴离子能够在锂金属电极表面参与形成高离子电导且稳定的sei保护层。在所述涂料成分中,以质量分数计,所述银盐的含量为80%~95%。该隔膜通过使用银盐进行改性,包含该隔膜的锂金属电池在工作时,银盐能够解离为ag+和阴离子;ag+比li+具有更高的氧化还原电位,游离的ag+会被负极端的金属锂所还原,在其上形成锂-银合金(li-ag合金),其可以降低锂沉积反应的成核过电势,均匀锂的沉积;阴离子可以在锂金属负极表面参与形成一层高离子电导且稳定的sei保护层;由于银盐的解离是一个持续的过程,故锂金属负极上会始终形成li-ag合金和具有高离子电导且稳定的sei保护层,从而抑制锂枝晶的生长,最终体现为提高锂金属电池的安全性。



技术特征:

1.一种隔膜,其特征在于,应用于锂金属电池,所述隔膜包括基膜以及附着于所述基膜至少部分表面的涂层;其中,所述涂层的涂料成分包括:银盐;所述银盐能够解离为银离子和阴离子,所述阴离子能够在锂金属电极表面参与形成高离子电导且稳定的sei保护层;

2.根据权利要求1所述的隔膜,其特征在于,所述银盐的含量为87%~92%。

3.根据权利要求1所述的隔膜,其特征在于,所述银盐包括如下至少一种:硝酸银、氟化银。

4.根据权利要求1所述的隔膜,其特征在于,所述涂料成分还包括如下至少一种:分散剂、粘结剂以及导电炭黑。

5.根据权利要求4所述的隔膜,其特征在于,所述分散剂包括如下至少一种:羧甲基纤维素盐和聚丙烯酸盐。

6.根据权利要求5所述的隔膜,其特征在于,所述羧甲基纤维素盐包括如下一种:羧甲基纤维素锂、羧甲基纤维素钠;和/或,

7.根据权利要求4所述的隔膜,其特征在于,所述粘结剂包括如下至少一种:聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、海藻酸钠。

8.根据权利要求4所述的隔膜,其特征在于,所述导电炭黑包括如下至少一种:bp2000、super p、科琴黑、乙炔黑、导电石墨片、碳纳米管。

9.根据权利要求4~8任意一项所述的隔膜,其特征在于,在所述涂料成分中,以质量分数计,所述分散剂的含量为0.2%~3%,所述粘结剂的含量为1%~10%,所述导电炭黑的含量为1%~10%。

10.根据权利要求1所述的隔膜,其特征在于,所述基膜的材质包括如下至少一种:聚烯烃、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、纤维素、聚氨酯。


技术总结
本申请涉及一种隔膜,应用于锂金属电池,隔膜包括基膜以及附着于基膜至少部分表面的涂层;其中,涂层的涂料成分包括:银盐;银盐能够解离为银离子和阴离子,阴离子能够在锂金属电极表面参与形成高离子电导且稳定的SEI保护层,在涂料成分中,银盐的质量分数为80%~95%。本申请通过银盐修饰改性隔膜,Ag<supgt;+</supgt;能在金属锂上形成锂‑银合金,从而降低锂沉积反应的成核过电势,均匀锂的沉积;阴离子可以在锂金属负极表面参与形成一层高离子电导且稳定的SEI保护层;由于银盐的解离是一个持续的过程,故锂金属负极上会始终形成锂‑银合金和具有高离子电导且稳定的SEI保护层,从而抑制锂枝晶的生长,最终体现了提高锂金属电池的安全性。

技术研发人员:邱常鼎,张薇,杨丽,王正超,韩玉芬
受保护的技术使用者:东风汽车集团股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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