[发明专利]一种锂离子电池用隔膜的表面直接生长负极的方法

说明书

本发明提供了一种隔膜表面直接生长负极材料的制备方法，该方法包括将活性材料和碳材料溶于去离子水中进行超声搅拌，并将该溶液经过旋涂法均匀涂覆于隔膜表面一侧，通过干燥、烧结，制备得到了只有单侧生长负极材料的隔膜。该方法操作步骤极其简单，制备而得的隔膜电极可直接应用于锂离子电池，相比传统锂离子电池制备工艺而言，省去了负极极片的制备步骤，且使用旋涂法生长的活性物质分散更加均匀，厚度也相比传统工艺较小，更利于锂离子的嵌入和脱出；此外，由于隔膜作为离子传输体系的一部分，相对于生长在集流体铜箔上，将活性物质直接生长在隔膜上更利于离子扩散、传输，可有效减少离子扩散路径，从而提高电池的大倍率充放电性能。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，涉及一种锂离子电池用隔膜的表面直接生长负极的方法。

背景技术

目前锂离子电池作为性能良好的储能器件近年来发展迅猛，但常规极片电池工艺较复杂，传统极片工艺过程中不仅要繁琐地加入活性材料、导电剂、溶剂和粘结剂，并研磨成均匀的浆料，而且还要使浆料均匀地刮覆在铜箔上，刮极片过程中铜箔极易褶皱，会降低电池的性能。制备电池过程中也极易破坏到极片，并导致性能下降。所以选择一种有潜力的可替代电极材料，改善传统的锂离子电池的制作工艺具有很大实用价值，一种没有粘结剂和导电剂的负极隔膜一体化锂离子电池有待开发和设计。

发明内容

本发明旨在提出一种简单且有效的锂离子电池用隔膜的表面直接生长负极的方法。本方法通过将反应物溶于去离子水中进行超声搅拌，并将该溶液经过旋涂法均匀涂覆于隔膜表面一侧，后续通过干燥、烧结等方法，制备得到了只有单侧生长负极材料的隔膜样品。该方法在传统电池隔膜上直接制备出负极材料，实现了电池隔膜与负极材料的一体化制备，可以直接用于锂离子电池的装配，极大地简化了电池装配工艺，方法简单、操作过程可控、降低了电池制造成本。

本发明提供了一种锂离子电池用隔膜的表面直接生长负极的方法，该方法包括将反应物溶于去离子水中进行超声搅拌，并将该溶液经过旋涂法均匀涂覆于隔膜表面一侧，后续通过干燥、烧结等方法，制备得到了只有单侧生长负极材料的隔膜样品。

具体地，本发明提供了一种锂离子电池用隔膜的表面直接生长氧化钛或硫化钼负极的方法，具体步骤如下：

(1)将碳材料和钛酸四丁酯(硫化钼)倒入烧杯中，并加入一定量去离子水，加入磁子，超声以及搅拌半天。

(2)将上述均匀溶液均匀旋涂于隔膜表面一侧，并在高温下真空干燥一整夜。

(3)将干燥好的隔膜取出，在氮气环境下，高温煅烧半天，使钛酸四丁酯(硫化钼)完全分解为氧化钛(硫化钼)。

上述的一种在隔膜表面直接生长氧化钼负极材料的方法，其特征在于，

所述步骤(1)中所加入的一种碳材料包括氧化石墨烯，碳纳米管，导电炭黑中的一种或几种。

所述步骤(1)中碳材料和钛酸四丁酯(硫化钼)最佳比例为1：10。

所述步骤(2)中每片隔膜旋涂用溶液量大约为40微升，干燥温度为50-70摄氏度。

该方法操作步骤极其简单，制备而得的一体化隔膜可直接应用于锂离子电池，相比传统锂钠离子电池制备工艺而言，省去了一步负极极片的制备步骤，且使用旋涂法生长的活性物质分散更加均匀，生长厚度也相比传统工艺较小，更利于锂离子的嵌入和脱出；此外，由于隔膜做为离子传输体系的一部分，相对于生长在集流体铜箔上，将活性物质直接生长在隔膜上更利于离子扩散、传输，可有效减少离子扩散路径，从而提高电池的大倍率充放电性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。