[发明专利]一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛放进行烘干；步骤2：取出冷却，然后放入球磨机中进行研磨得到混合粉体；步骤3：阶梯升温反应生成磷酸钛锂铝；步骤4：取出冷却，然后将磷酸钛锂铝进行破碎、研磨得磷酸钛锂铝粉体；步骤5：将磷酸钛锂铝粉体放入到二甲基乙酰胺溶液当中，加入聚偏氟乙烯，加入碳酸二甲酯，加入三丙二醇溶液得成半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料。该浆料中的磷酸钛锂铝颗粒在电解液的作用下释放锂离子，以补充电解液中消耗的锂离子，延长电池的寿命，减缓电池性能的下降。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，特别是涉及一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池在充电和放电时锂离子的移动方向是不同的，锂离子在移动时放出电子形成电流。但是，锂离子在移动的过程中会与电解液发生反应，这样锂离子会有一定的损耗。随着充放电次数的新增，锂离子的数量会越来越少，电池的性能就会随之下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中锂离子在充放电过程中发生损耗从而降低电池性能的技术缺陷，而提供一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料。该浆料中的磷酸钛锂铝颗粒在电解液的作用下释放锂离子，以补充电解液中消耗的锂离子，延长电池的寿命，减缓电池性能的下降。

本发明的另一方面，是提供过上述半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料的制备方法。

本发明的另一方面，提供一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜。

本发明的另一方面，提供一种锂电池。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛进行烘干；磷酸二氢氨、碳酸锂、氧化铝和二氧化钛的质量比为(60-65)：(8-10)：(2-4)：(24-26)。

步骤2：取出冷却，然后放入球磨机中进行研磨得到混合粉体，所述混合粉体的粒径为0.8μm-1.5μm。

步骤3：将步骤2所得混合粉体阶梯升温反应生成磷酸钛锂铝；阶梯升温过程包括：升温到250-300℃，恒温2h，然后再继续升温到450-550℃，恒温2h，再次进行升温至650-750℃，恒温2h，最后升温至850-950℃恒温2h。

本步骤中涉及的化学反应方程式为：

步骤4：将步骤3反应生成的磷酸钛锂铝取出冷却，然后将磷酸钛锂铝进行破碎、研磨得磷酸钛锂铝粉体；所述磷酸钛锂铝粉体的粒径为0.1μm-0.9μm。

步骤5：将步骤4所得磷酸钛锂铝粉体放入到二甲基乙酰胺溶液当中分散得溶液A；向溶液A中加入聚偏氟乙烯得溶液B；向溶液B中加入碳酸二甲酯得溶液C；向溶液C中加入三丙二醇溶液得成半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料；磷酸钛锂铝粉体、二甲基乙酰胺、聚偏氟乙烯、碳酸二甲酯和三丙二醇的质量份数比为(20-30)：(49-61)：(4-6)：(5-10)：(5-10)。

本发明的另一方面，上述制备方法制备所得的半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料。

本发明的另一方面，一种半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜，包括基膜和涂覆在所述基膜一侧或双侧的如上述半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜浆料形成的涂层。

在上述技术方案中，所述基膜为聚乙烯基膜，基膜厚度为12μm，涂层厚度为4μm；涂覆方式为网纹辊涂覆。

本发明的另一方面，一种锂电池，包括正极、负极、电解液和上述半固态磷酸钛锂铝凝胶电解质隔膜。