[发明专利]一种补锂隔膜、制备方法及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种补锂隔膜、制备方法及锂离子电池，补锂隔膜包括隔膜层以及设于隔膜层表面的补锂层，补锂层包括聚合物基材、粘结剂、分散剂、酸碱中和剂、补锂化合物和溶剂，酸碱中和剂为氢氧化锂、碳酸锂中至少一种，补锂化合物为二氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂中至少一种。本发明的补锂隔膜采用氢氧化锂或碳酸锂作为酸碱中和剂，羧甲基纤维素锂作为分散剂，并加入补锂化合物，协同增效，实现补锂效果，操作简单，容易实现，且分散均匀，无任何安全风险，且可实现缓慢持续的补锂。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种补锂隔膜、制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，已被广泛应用于我们的工作和生活中。目前，锂离子电池主要应用在消费类电子产品、电动交通、电动工具和储能等领域。近年来，储能领域发展很快，储能对锂离子电池的循环性能要求比较高，因此长循环寿命的锂离子电池成为了研究的重点。普遍研究认为，锂离子电池循环衰减的根本原因是活性锂的消耗，因此提高锂离子电池循环寿命的最重要的点在于补锂。

补锂主要分为正极补锂和负极补锂，负极补锂主要是利用锂粉或锂片对负极进行补锂，该方法对工艺和环境要求很高，且存在安全风险，所以一直处于研究阶段，未大规模商业化应用。正极补锂主要是在正极中添加富锂化合物或含锂化合物，该方法相对简单，对工艺要求不高，容易实现。而关于隔膜补锂的报道相对研究很少，专利CN113871733A公开了一种隔膜补锂的方法，通过使负极充电析锂，收集负极的锂枝晶并球磨，然后将其与粘结剂、有机溶剂混合制成混合液，涂覆在隔膜的表面。该方法操作复杂，锂枝晶对环境要求高，容易刺穿隔膜，存在一定的安全风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种补锂隔膜、制备方法及锂离子电池，其补锂隔膜操作简单，容易实现，且分散均匀，无安全风险，且可实现缓慢持续的补锂。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种补锂隔膜，包括隔膜层以及设于隔膜层表面的补锂层，所述补锂层包括聚合物基材、粘结剂、分散剂、酸碱中和剂、补锂化合物和溶剂，所述酸碱中和剂为氢氧化锂、碳酸锂中至少一种，所述补锂化合物为二氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂中至少一种。

优选的，所述聚合物基材为陶瓷、勃姆石、PVDF、PMMA中的至少一种。

优选的，所述粘结剂为聚丙烯酸PAA。

优选的，所述分散剂为羧甲基纤维素锂CMC-Li。

优选的，所述溶剂为去离子水。

本发明的另一目的是提供一种补锂隔膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备粘结剂胶液：依次加入粘结剂、酸碱中和剂和去离子水，搅拌均匀后，得到粘结剂胶液；

（2）制备分散剂胶液：将分散剂和去离子水，搅拌均匀，得到分散剂胶液；

（3）制备补锂层浆料：将聚合物基材、补锂化合物和去离子水混合均匀，后加入步骤（1）中粘结剂胶液搅拌均匀，再加入步骤（2）中分散剂胶液，搅拌均匀，得到补锂层浆料；

（4）覆载固化：将补锂层浆料涂布覆载于隔膜层的表面固化形成补锂层。

优选的，步骤（1）中所述粘结剂、酸碱中和剂、去离子水的质量比为20-60:1:5-10，步骤（2）中所述分散剂、去离子水的质量比为1：50-100，步骤（3）中所述聚合物基材、补锂化合物、去离子水、粘结剂胶液、分散剂胶液的质量比为4-7：1-3：4-7：1：0.5-2.5，步骤（4）中涂布的面密度为0.5-5g/m²。

优选的，所述隔膜层厚度为6-20μm。

本发明的又一目的是提供一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液和上述的补锂隔膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：