[发明专利]一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用。本发明复合隔膜包括隔膜基体，附着在隔膜基体表面的锂金属层，附着在锂金属层表面的外保护层。本发明提供的复合隔膜通过一种简单且易大规模化的技术在附陶隔膜的靠近负极一面沉积金属锂层和保护层，附陶隔膜进行表面处理，并加上过渡层的引入，有效增强了附陶隔膜与金属锂层之间的结合力，保证了电池组装过程中的复合隔膜稳定性，保护层可以减少金属锂与氧气和水分之间的反应，增加金属锂层在空气中的稳定性，当组装成电池后，金属锂层能有效对电池循环过程中锂元素的损失进行补给。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会发展和技术进步，电子产品的普遍应用已经成为大趋势，锂离子电池因其高比能量和长循环寿命的显著优势，被广泛应用于移动通讯、手提电脑、数码相机等电子产品的电源，近年来，高的能量密度和优秀的循环稳定性成为锂电池的重要研发方向，然而高的能量密度带来的电极材料的不稳定，使得电池安全性能得到了极大重视，长时间的循环容量保持率也是锂电池能否广泛应用的关键因素。目前常用的隔膜为多孔高分子薄膜，既是离子迁移的通道，又起到正负极材料间的隔膜作用，附陶隔膜是在多孔高分子多孔膜基材的前提下，上下表面均涂布了一层以氧化物和粘结剂为主的陶瓷面，增加了原膜的机械强度，组装成电池，在耐高温、防穿刺等方面表现出优异性能。

CN106129315A公开了一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法、锂离子电池，并具体公开了包括隔膜基体，所述隔膜基体为聚烯烃微孔膜或者表面涂覆有陶瓷层的聚烯烃微孔膜，所述隔膜基体表面涂覆有补锂层，所述补锂层含有锂粉。该技术方案的复合隔膜通过在隔膜表面设置补锂层，填补了形成SEI膜所需的锂，为负极极片表面形成SEI膜消耗的锂离子提供补充，然而补锂层中锂粉与高分子聚合物的混合物，相对于纯金属锂层具有以下不足：1.金属锂粉表面往往具有较厚的氧化层，氧化层的存在不仅降低了有效活性锂的量，而且增加了在补锂过程中金属锂被利用的难度，影响电池的能量密度和补锂效果；2.大量不导电的高分子聚合物的存在不仅影响了补锂层电子的传输，而且增加了额外的非活性质量，进一步影响电池的能量密度和补锂效果；3.补锂层没有增加保护层，直接暴露出来容易与空气氧气和水分反应，增加了生产实际中的操作难度。因此还存在改进空间。

CN112599928A公开了一种具有补锂效果的复合隔膜及其制备方法和锂离子电池，包括基膜、分别位于基膜上表面和下表面的第一陶瓷涂层和第二陶瓷涂层、以及位于所述第一陶瓷涂层上表面的补锂凝胶涂层和位于所述第二陶瓷涂层下表面的凝胶涂层。该技术方案中补锂凝胶涂层防止硅碳负极发生过度锂化出现析锂，但是，补锂凝胶涂层厚度是不可控的，并不能实现对硅碳负极极片的均匀精准补锂，而且补锂层没有增加保护层，直接暴露出来容易与空气氧气和水分反应，因此还存在改进空间。

因此，现有技术中仍缺少一种能够长期提升电池长期循环容量稳定性的锂离子电池复合隔膜。

发明内容

针对现有技术的改进需求，本发明提供了一种锂离子电池复合隔膜，包括锂金属层和保护层，金属锂层的引入，有效提升了电池内部锂元素的含量，对于提升电池长期循环容量稳定性有着重要意义；因锂元素较活泼，所以在金属锂层表面再镀一层保护层，不仅能有效隔绝外界空气对金属锂的腐蚀，并且能与金属锂形成合金，使活性的金属锂能参与电化学反应。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池复合隔膜，包括隔膜基体，附着在隔膜基体表面的锂金属层，附着在锂金属层表面的外保护层。

作为优选，还包括内保护层，所述内保护层位于所述隔膜基体和所述锂金属层之间。

作为优选，所述外保护层为金属铝、金属镍、金属锌、金属铬、金属锡、金属银和任意两种以上金属合金中的任意一种，优选为金属铝。

作为优选，所述内保护层为金属铝、金属镍、金属锌、金属铬、金属锡、金属银和任意两种以上金属合金中的任意一种。