[发明专利]二次锂电池用隔膜的处理方法及二次锂电池

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种二次锂电池用隔膜的处理方法及二次锂电池。

背景技术

二次锂电池具有体积比能量高、使用寿命长、额定电压高、自放电率较低、重量轻、工作温度范围宽等优点，广泛用作手机、照相机、摄像机、笔记本电脑、电动汽车等设备的驱动电源。

二次锂电池一般以金属锂、锂合金或锂复合氧化物，如LiCoO₂等为正极、以碳质材料或金属锂为负极。但是，以碳质材料为负极的二次锂电池体积较大，不能满足微电子设备，如用于治疗青光眼的眼内置探针对电池体积的要求；而金属锂负极具有较低的电位和较大的放电容量，能够满足微电子设备对电池小型化的要求。但是，在电池充电-放电的循环过程中，金属锂会在负极上发生沉积、结晶形成树枝状的枝晶。当枝晶生长到一定程度就会折断，产生“死锂”，造成锂的不可逆，使电池充放电实际容量降低，循环寿命降低；枝晶也有可能刺穿隔膜，将正极和负极相连，使电池产生内短路，内短路生成大量的热会令电池着火甚至发生爆炸。

为了增加电池的循环寿命和使用安全性，现有技术一般通过改进电解质或者改进负极材料的方法抑制枝晶的生长。如，申请号为00104319.6的中国专利文献公开了一种聚合物电解质，包括带有含电解质的非水溶剂的聚合物凝胶，所述聚合物凝胶包括(I)由至少一种具有可共聚的乙烯基的单体形成的单元和(II)由至少一种化合物形成的单元，所述化合物选自(II-a)具有两个丙烯酰基和一个(聚)氧化乙烯基的化合物和(II-b)具有一个丙烯酰基和一个(聚)氧化乙烯基的化合物。该聚合物电解质中的聚合物链覆盖在负极的表面，使锂离子均匀地沉淀在负极表面，使枝晶较难形成；而枝晶形成后，聚合物网络能够抑制其生长。但是，该聚合物凝胶机械强度比固态聚合物的机械强度低，不利于电池保持良好的性能。又如，以Li-Al、Li-Cd-Pb、Li-Al-Mn等合金为负极，可抑制枝晶的形成，使电池的再充电能力提高，但充放电过程中锂的增减会造成相变，使合金体积变化明显，机械稳定性变差；且电极中的锂被铝、Cd、Pb、Mn等部分取代，使得电池的容量减小、能量密度降低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种二次锂电池用隔膜的处理方法及二次锂电池，经过本发明提供的方法处理后的二次锂电池用隔膜机械性能较好，本发明提供的二次锂电池容量较高、循环寿命较长。

本发明提供了一种二次锂电池用隔膜的处理方法，包括以下步骤：

a)对二次锂电池用隔膜进行等离子体处理；

b)将步骤a)得到的二次锂电池用隔膜在硫酸溶液中进行改性处理，所述硫酸溶液的质量浓度≥70％。

优选的，所述二次锂电池用隔膜为聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜。

优选的，所述步骤a)中进行等离子体处理的气氛为氧气、氩气、二氧化碳和氮气中的一种或多种。

优选的，所述步骤a)中进行等离子体处理的功率为10W～200W。

优选的，所述步骤a)中进行等离子体处理的时间为1min～300min。

优选的，所述步骤b)中进行改性处理的时间为1min～300min。

优选的，所述步骤b)中进行改性处理的温度为10℃～100℃。

优选的，所述硫酸溶液的质量浓度≥90％。

本发明还提供了一种二次锂电池，包括正极、金属锂负极、电解液和设置在正极和金属锂负极之间的隔膜，所述隔膜为经过上述技术方案所述的方法处理后得到的隔膜。

优选的，所述正极为钴酸锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂、镍锰钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。

与现有技术相比，本发明对二次锂电池用隔膜进行处理，即首先对二次锂电池用隔膜进行等离子体处理，然后在质量浓度≥70％的硫酸溶液中进行改性。在上述处理过程中，等离子体处理能够增加二次锂电池用隔膜的表面活性，从而使浓硫酸中的磺酸基团接枝在隔膜表面，实现隔膜的改性。经过改性的隔膜用于金属锂为负极的二次锂电池中时，能够改善隔膜与金属锂负极的界面稳定性，从而使锂在负极上沉积更加均匀，抑制枝晶的形成，提高二次锂电池的使用寿命，增加二次锂电池的使用安全性。此外，本发明提供的处理方法工艺流程简单、操作简便、成本较低，适于工业化应用。