[发明专利]一种碳片盖膜及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种碳片盖膜及其制备方法和用途，将锂电池中的玻璃纤维盖膜替换为碳片盖膜，一方面，碳片盖膜具有良好的硬度和可裁切性能，可以满足锂电池电芯对不同盖膜形状的要求，可以解决玻璃纤维盖膜因质地较软造成的扎翻、脱落和变形等问题，有利于阻隔不同电芯中碳球正极与锂片负极的接触，避免电芯内部短路对电芯使用寿命及长期可靠性的影响，另一方面，碳片盖膜中加入了催化剂，增强了盖膜的还原活性，可以让盖膜参与至锂电池反应的过程中，作为活性物质还原的场所，使得活性物质能够在碳片盖膜上还原。

技术领域

本发明涉及碳包类锂电池技术领域，具体涉及一种碳片盖膜及其制备方法和用途。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。碳包类锂电池，例如碳包类锂亚硫酰氯电池，是以金属锂为负极，以碳包为正极，以亚硫酰氯为无机电解液的锂原电池，这种电池具有比能量高和使用寿命长(可达10年以上)等优点，被广泛用于军事及工业设备中。

现有碳包类锂电池一般采用实心碳包，并采用针式集流体，即在实心碳包中央插入集流针集流。如图1所示，碳包类锂电池由壳体1、正极集流体4、锂片2、底膜6、边膜3、碳包10、盖膜5、盖组7和玻璃绝缘子8组成，在壳体1内依次叠放着锂片2、边膜3、碳包10和正极集流体4，正极集流体4横截面为圆形，正极集流体4上还设置有镍网9，镍网9的下部呈梯形。壳体1的下端设置底膜6，碳包10的上部设置盖膜5，边膜3、底膜6和盖膜5均由玻璃纤维制成，壳体1的上端设置盖组7，盖组7的中央设置玻璃绝缘子8，正极集流体4穿过盖膜5和玻璃绝缘子8的中央伸出壳体1。

然而，碳包类锂电池的盖膜主要使用玻璃纤维作为主要材料，由于玻璃纤维盖膜质地软，极易发生镍针插入造成的盖膜扎翻、在使用过程中振动电芯造成的盖膜脱离、在放电过程中碳包膨胀将隔膜顶起等问题。此外，容量型锂电池的正极使用的大部分是碳球正极，碳球正极因为上述现象往往会从盖膜边缘位置漏出，接触负极锂片，形成电芯内部短路，造成容量快速损耗，大大减短了电芯的使用寿命。

针对盖膜的材质，现有技术也公开了一些技术方案。例如CN207217665U公开了一种耐热型隔膜锂电池，其中隔膜包括无机材料层，所述无机材料层两侧表面还设有聚乙烯层，所述无机材料层的微孔孔径为30-120nm，内层的聚乙烯层微孔孔径为50-100nm，外层的聚乙烯层微孔孔径为50-120nm。CN105720235A公开了一种正极、其制备方法及采用该正极的锂电池，其中隔膜为玻璃纤维布、陶瓷、石棉或无纺布中的任意一种或至少两种的组合。然而，有关盖膜的材质均为绝缘材料，仅仅起到封闭绝缘的作用。

综上所述，目前亟需开发一种新型的盖膜及其制备方法，不仅可以解决盖膜因质地较软造成的扎翻、脱落和变形等问题，进而防止了正极材料泄漏造成的短路问题，还可以让盖膜参与至锂电池反应的过程中，作为活性物质还原的场所。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种碳片盖膜及其制备方法和用途，采用本发明所述制备方法制备得到一种具有良好的硬度、可裁切性能和还原活性的碳片盖膜，并替换掉锂电池中的玻璃纤维盖膜，不仅可以解决盖膜因质地较软造成的扎翻、脱落和变形等问题，进而防止了正极材料泄漏造成的短路问题，还可以让盖膜参与至锂电池反应的过程中，作为活性物质还原的场所。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种碳片盖膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将碳材料、催化剂、粘结剂和溶剂混合均匀并捏合，得到浆料；

(2)将步骤(1)得到的浆料依次进行挤出和裁切处理得到碳片盖膜粗品；

(3)将步骤(2)得到的碳片盖膜粗品依次进行烘干和起纤，得到碳片盖膜。