[发明专利]一种薄膜及其制备方法和二次电池

说明书

本发明公开了一种薄膜及其制备方法和二次电池，所述薄膜包括1um‑50um的基膜和1um‑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％]的活性材料，(0‑10wt％]的电子导体材料，(0wt％‑98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％‑10wt％]的粘结剂和(0wt％‑2wt％]的分散剂；活性材料具体包括：A_xM_yY_z及其衍生材料，A为碱金属元素；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素；Y为非金属元素，以及在其基础之上进行表面处理得到的材料；活性材料在电池首周充放电过程中被氧化或者还原，用以改善电极极片和隔膜接触界面。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种薄膜及其制备方法和二次电池。

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。隔膜在锂离子电池中主要起到防止正负极接触并允许离子传导的作用，是电池重要的组成部分。

目前，锂离子电池中采用的具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，但是在高温条件下表现出较大的热收缩，从而引起电池内部短路，导致电池出现发热，冒烟甚至爆炸起火等安全事故。

陶瓷隔膜不仅具有聚烯烃隔膜较好的机械性能，同时结合了无机粉体良好的耐高温性，显著提高隔膜在高温条件的尺寸稳定性。然而陶瓷层的存在会引发一系列问题，陶瓷层的脱落，以及陶瓷层的存在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

本发明提供了一种薄膜及其制备方法和二次电池，本发明的薄膜吸液性好、厚度均匀、耐高温性好、离子电导率高，可以用于液态、半固态、准固态、全固态电池以及金属电池中，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薄膜，包括：1um-50um的基膜和1um-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％]的活性材料，(0-10wt％]的电子导体材料，(0-98.98wt％]的涂层材料，[0.01wt％-10wt％]的粘结剂和(0wt％-2wt％]的分散剂；

所述活性材料具体包括：A_xM_yY_z及其衍生材料，其中x≥0，y＞0，z＞0，x,y,z为整数或非整数且满足化学式的电价平衡；其中A为碱金属元素，具体包括Na、K、Rb、Cs中一种或多种组合；M为碱金属元素、碱土金属元素或过渡金属元素，具体包括Ca、Co、Ni、Ti、Zr、Fe、Si、Zn、Nb、Cu中一种或多种组合；Y为非金属元素，具体包括N、O、F、S、Br、Cl中的一种或多种组合；

所述活性材料在电池首周充放电过程中被氧化或者还原，用以改善电极极片和隔膜接触界面。

优选的，所述活性材料、电子导体材料、涂层材料均匀分布、分层分布、梯度分布或不均匀分布在所述涂覆材料中。

优选的，所述活性材料为球形、椭球形、棒状或无规则多边形的颗粒，尺寸50nm-5000nm；所述电子导体材料为球形、椭球形、棒状或无规则多边形的颗粒，尺寸5nm-100nm。

优选的，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；

所述基膜包括聚丙烯PP膜、聚乙烯PE膜、无纺布隔膜、纤维隔膜、陶瓷纤维隔膜、陶瓷隔膜、固态电解质隔膜中的一种或多种的复合膜；