[发明专利]一种离子电子导体复合膜及其制备方法和锂电池

说明书

本发明公开了一种离子电子导体复合膜及其制备方法和锂电池，所述离子电子导体复合膜包括1um‑50um的基膜和0.5um‑10um的涂覆材料；涂覆材料涂布于基膜之上的或者涂布于基膜之上及渗透至基膜中；其中，涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％‑99.98wt％]的离子导体材料，[0.01％‑10wt％]的电子导体材料，(0wt％‑98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％‑10wt％]的粘结剂、(0wt％‑2wt％]的分散剂和(0wt％‑2wt％]的助剂；离子导体材料具体包括LISCION固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料或石榴石型固态电解质材料，及其衍生材料中的一种或多种混合；电子导体材料包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、科琴碳、石墨烯、金属银、金属金、气相生长炭纤维VGCF、导电石墨KS‑6和炭黑SUPER‑P中的一种或多种。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种离子电子导体复合膜及其制备方法和锂电池。

背景技术

传统液态锂离子电池的主要组成部分为正极、负极、电解液和隔膜。随着市场的需求，对锂电池隔膜性能的要求越来越高，在保障安全的前提下需要隔膜机械强度高，离子电导率高，而两者实现共存相当困难。现有技术中，在隔膜表面涂覆一层陶瓷层，可以有效的提高膜的耐热性、安全性、热稳定性以及改善膜的机械强度，从而延长膜的使用寿命。

然而，陶瓷层的存在降低了电池的能量密度，涂覆在膜表面，增加了锂离子的传输距离，增加了电池的内阻。

因此，迫切需要提出一种新型膜以及制备方法来弥补现在技术缺陷。

发明内容

本发明提供了一种离子电子导体复合膜及其制备方法和锂电池，本发明的离子电子导体复合膜吸液性好、厚度均匀、耐高温、离子电导率高、抑制锂枝晶，可以用于液态、半固态、准固态、全固态锂电池以及金属锂电池中，其制备方法环保、适用于大规模生产。

第一方面，本发明实施例提供了一种离子电子导体复合膜，包括：1um-50um的基膜和0.5um-10um的涂覆材料；所述涂覆材料涂布于所述基膜之上的或者涂布于所述基膜之上及渗透至基膜中；

其中，所述涂覆材料按照质量份数包括：[1wt％-99.98wt％]的离子导体材料，[0.01％-10wt％]的电子导体材料，(0wt％-98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％-10wt％]的粘结剂、(0wt％-2wt％]的分散剂和(0wt％-2wt％]的助剂；

所述离子导体材料具体包括LISCION固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料或石榴石型固态电解质材料，及其衍生材料中的一种或多种混合；

所述电子导体材料包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、科琴碳、石墨烯、金属银、金属金、气相生长炭纤维VGCF、导电石墨KS-6和炭黑SUPER-P中的一种或多种。

优选的，在所述涂覆材料中，所述离子导体材料、电子导体材料、涂层材料呈均匀分布、分层分布、梯度分布或不均匀分布。

优选的，所述衍生材料具体为：

所述LISCION固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料或石榴石型固态电解质材料上进行金属氧化物、氟化物、氢氧化物、磷酸盐、金属材料和/或碳材料的表面包覆处理得到材料。

优选的，所述LISICON型固态电解质具体为：Li₁₄A1(B1O₄)₄，其中A1为Zn、Zr、Cr或Sn中的一种或多种，B1为Ge、Si、S或P中的一种或多种；