[发明专利]金属锂电池的复合涂层隔膜及其制备方法和相应的锂电池

权利要求书

1.一种用于锂电池的复合涂层隔膜，包括：

基膜；

设置在所述基膜上的固态电解质涂层；以及，

设置在所述固态电解质涂层上的亲锂氧化物涂层；

其中，所述固态电解质涂层为单层或多层的形式，包含能与锂枝晶反应的固态电解质；所述亲锂氧化物涂层为单层或多层的形式，包含能与锂金属通过原位电化学或化学反应形成锂合金的亲锂氧化物。

2.根据权利要求1所述的所述复合涂层隔膜，其中，所述能与锂枝晶反应的固态电解质选自LIPON型电解质、NASICON型电解质、石榴石型电解质、钙钛矿型电解质、反钙钛矿型电解质和LISICON型电解质中的一种或多种；尤其选自磷酸钛铝锂Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，磷酸锗铝锂Li_1+yAl_yGe_2-y(PO₄)₃，锂镧钛氧Li_zLa_2/3-z/3TiO₃，锂镧锆氧Li₇La₃Zr₂O₁₂以及Li₁₀GeP₂S₁₂，Li₁₀SnP₂S₁₂中的一种或多种的组合，其中0x≤1.5，0y≤1，0z≤1.5；

所述能与锂金属通过原位电化学或化学反应形成锂合金的亲锂氧化物是与锂反应吉布斯自由能在-150～-350mol^-1的金属氧化物，尤其选自氧化锌、氧化亚锰、四氧化三锰、氧化亚铁、V₂O₃、Cr₂O₃、Cr₃O₄中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的复合涂层隔膜，其中，所述固态电解质涂层进一步包括分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂，并且所述固态电解质与分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的优选质量比为100:(0.3～0.8):(1～9):(3～10):(0.4～1.2)；

所述亲锂氧化物涂层进一步包括分散剂、增稠剂、粘结剂、润湿剂，并且所述亲锂氧化物与分散剂、增稠剂、粘结剂和润湿剂的优选质量比为100:(0.3～0.8):(1～9):(3～10):(0.4～1.2)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合涂层隔膜，其中，所述固态电解质涂层和所述亲锂氧化物涂层的总厚度为0.1～10μm；其中，所述固态电解质涂层的厚度为0.05～5μm，所述亲锂氧化物涂层的厚度为0.05～5μm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合涂层隔膜，其中，所述固态电解质涂层为多层的形式，并且所述亲锂氧化物涂层为多层的形式；

其中所述固态电解质涂层和所述亲锂氧化物的层数相同并且交替设置；其中所述多层形式的固态电解质涂层中各固态电解质涂层的离子电导随该层与基膜距离的增加而增大，所述多层形式的亲锂氧化物涂层中的各亲锂氧化物涂层的亲锂程度随该层与基膜距离的增加而增大。

6.一种制备用于锂电池的复合涂层隔膜的方法，包括：

将能与锂枝晶反应的固态电解质与可选的增稠剂、粘结剂、润湿剂、分散剂和溶剂混合搅拌，进行砂磨分散，得到固态电解质浆料；

将能与锂金属通过原位电化学或化学反应形成锂合金的亲锂氧化物与可选的增稠剂、粘结剂、润湿剂、分散剂和溶剂混合搅拌，进行砂磨分散，得到亲锂氧化物浆料；以及

使用涂布机将所述固态电解质浆料涂布在基膜的表面，干燥，得到固态电解质涂层；以及

将亲锂氧化物浆料叠涂在所述固态电解质涂层上，干燥，得到复合涂层隔膜。