[发明专利]一种锂离子电池用可溶解型双氟磺酰亚胺锂/硅酸镁锂涂覆隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂电池用可溶解型双氟磺酰亚胺锂/硅酸镁锂涂覆隔膜及其制备方法，所述隔膜包括基膜和涂覆在基膜上单面的涂层，所述基膜单面为隔膜对着负极一侧的表面，所述涂层包括双氟磺酰亚胺锂、硅酸镁锂、聚甲基丙烯酸甲酯以及溶剂；制备方法具体为先制备硅酸镁锂/聚甲基丙烯酸甲酯复合颗粒，再与双氟磺酰亚胺锂混合溶于溶剂中得到稳定分散液，最后将制备完成的稳定分散液喷涂到卷绕时对着负极一侧的隔膜基材表面，烘干。本发明的锂电池用可溶解型双氟磺酰亚胺锂/硅酸镁锂涂覆隔膜具有减轻卷芯变形和增加电解液锂离子迁移数的特点，隔膜的制备方法原料易得，操作简便，易于实现工业化操作。

技术领域

本发明属于锂电子电池隔膜技术领域，具体涉及一种锂离子电池用可溶解型双氟磺酰亚胺锂/硅酸镁锂涂覆隔膜及其制备方法。

背景技术

在锂离子电池使用过程中，电极极片厚度会发生一定的变化，尤其是石墨负极。据现有数据，锂电池经过高温存储和循环，正极膨胀率仅为4%，负极膨胀率在20%以上。锂电池负极片厚度变大导致卷芯与极片变形的根本原因是石墨，负极石墨在嵌锂时形成LiCx(LiC₂₄、LiC₁₂和LiC₆等)，晶格间距变化，导致石墨颗粒体积发生变化，使负极内应力进一步释放，产生不可逆膨胀，这部分膨胀主要与颗粒尺寸、粘接剂及极片的结构有关。

嵌锂后负极的膨胀是在卷芯卷绕完成之后发生的，此时隔膜、正极均已固定，负极膨胀会形成较大的卷芯内应力，造成卷芯与极片变形，使负极与隔膜间形成空洞，进而脱嵌锂不均匀，负极涂层与颗粒形成微裂纹，固体电解质相界面(SEI)膜发生破裂与重组，消耗电解液，使循环性能变差。

如何避免卷芯变形，保证良好的隔膜、极片界面已经成为锂离子电池开发的当务之急。由于锂电池内部的持续脱嵌锂反应，相应的技术开发还要考虑到副反应对电池性能的影响。

针对卷芯变形的问题，目前广泛采用的是PVDF(聚偏氟乙烯)涂覆隔膜，将PVDF涂覆隔膜或者陶瓷隔膜的两面，在卷芯热压时隔膜表面的PVDF胶层能够将隔膜与正极和负极紧密的贴合到一起，抑制卷芯在内应力的作用下变形，并没有从根本上消除或者减小负极脱嵌锂后不可逆膨胀造成的卷芯内应力。使用PVDF涂覆隔膜需要对热压参数进行精准调控，避免胶层阻碍负极与电解液间的浸润，造成首次充电析锂，并且随着浸泡电解液时间的延长，PVDF胶层逐渐溶胀，粘附力逐渐减弱甚至失效。

公开号为CN106784532A的中国专利公开了一种水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜的制备方法，通过将PVDF及其共聚物和陶瓷按一定比例混合成浆料，并按一定涂布方式涂布于基膜的一测或两侧，后在温度为40℃-90℃的三级烘箱内烘干，得到水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜，从而提高隔膜在电解液中的溶胀率、锂离子电池的倍率放电性能及循环性能，但该专利中采用水性PVDF及其共聚物复合涂覆隔膜，对于锂离子电池使用过程出现的卷芯变形问题并没有从根本上解决，且随着电池充放电次数的增加，隔膜涂层粘附力逐渐减弱甚至失效，电池内部卷芯与极片逐渐变形，进而会影响锂离子电池的倍率放电性能及循环性能；另外，该专利中的涂覆隔膜的组分包括PVDF及其共聚物、陶瓷、分散剂和离子水，没有充分考虑到其组分对电池其他电性能的促进作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池用可溶解型双氟磺酰亚胺锂/硅酸镁锂涂覆隔膜及其制备方法，隔膜具有减轻卷芯变形和增加电解液锂离子迁移数的特点，从根本上消除或者减小负极脱嵌锂后不可逆膨胀造成的卷芯内应力的问题，隔膜的制备方法原料易得，操作简便，易于实现工业化操作。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种锂电池用可溶解型双氟磺酰亚胺锂/硅酸镁锂涂覆隔膜，包括基膜和涂覆在基膜上单面的涂层，所述基膜单面为隔膜对着负极一侧的表面，所述涂层包括双氟磺酰亚胺锂、硅酸镁锂、聚甲基丙烯酸甲酯以及溶剂。

优选地，所述基膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、无纺布隔膜基膜、纤维素基膜。