[发明专利]一种补锂复合隔离膜及其制备方法、补锂装置与应用

说明书

本发明提供了一种补锂复合隔离膜及其制备方法、补锂装置与应用，补锂复合隔离膜包括基膜和涂覆在基膜两侧的补锂层，朝向负极的一侧的补锂层中含金属锂，朝向正极的一侧的补锂层中含Lisubgt;3/subgt;N，补锂层材料包括补锂复合材料和粘接剂，补锂复合材料由金属锂和无机陶瓷材料组成；补锂装置包括基膜释放设备、第一浆料涂布设备、氮气吹扫设备、多个导轮、第二浆料涂布设备和隔离膜收卷设备，其中，所述氮气吹扫设备包括氮气吹扫部分，用于对涂布补锂浆料后的隔离膜进行氮气吹扫，制备得到含Lisubgt;3/subgt;N补锂层的复合隔离膜；本发明的补锂复合隔离膜不仅可以补偿锂离子电池充放电过程中损耗的不可逆锂离子，提升能量密度和循环性能，改善隔离膜的热收缩性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种补锂复合隔离膜及其制备方法、补锂装置与应用。

背景技术

锂离子电池由于其输出电压高、能量密度高、循环寿命长、环境友好等特点，广泛应用在数码电子产品、电动工具、电动车、储能等领域。目前，大容量电池技术的快速发展加速了锂离子动力电池商业化进程，使得新能源车的普及率逐年迅速攀升。新能源电动车受到追捧的同时，消费者对其长续航性能、循环性能等提出了更高的要求。因此，开发更高能量密度的电池才能满足市场的长续航里程日益增长的需求。当前，硅基等合金类负极材料由于具有更高的容量被认为在锂离子电池中有望替代大规模商业化应用的石墨负极。然而，硅基等合金类负极材料首次充放电效率低的问题很大程度上制约着全电池容量的发挥，进而影响实际能量密度的提高。

在锂电池制造过程中，对正负极进行补锂可以明显提升电池首次充放电效率。目前负极采用的补锂方法主要包括：(1)在负极极片表面喷洒超细金属锂粉补锂；(2)将超细锂粉制成浆料喷涂在负极表面进行补锂；(3)通过机械辊压的方式将超薄金属锂箔从基材上转移到负极片上进行补锂；(4)采用磁控溅射或者热蒸发的方式将气态锂沉积到负极极片表面；(5)在负极混合料中加入金属锂粉进行球磨，采用干法工艺制成补锂负极极片。

上述补锂的方法操作上通常比较复杂，与目前的生产工艺兼容性差，并且存在严重的安全隐患。因此，研发人员将目光放在正极补锂的研发中。

正极补锂的主要方式是将Li₂NiO₂、Li₅FeO₄、Li₃N、Li₂O₂、Li₂S等富锂材料添加到正极极片中达到补锂的效果。然而，上述补锂材料的不仅化学稳定性较差，在正极匀浆过程中由于这些补锂材料的加入会显著影响正极浆料的稳定性使得涂布的极片一致性有明显差异。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种补锂复合隔离膜及其制备方法、补锂装置与应用。本发明的一方面提供了一种补锂复合隔离膜，补锂复合隔离膜在基膜朝向正极和负极的一侧均涂覆有补锂层，所述补锂层通过补锂层材料制备得到，补锂层材料包括补锂复合材料和粘接剂，补锂复合材料由富锂材料和无机陶瓷材料所组成。

本发明的补锂复合隔离膜中的补锂层不仅可以补偿锂离子电池充放电过程中损耗的不可逆锂离子，使得经补锂后的锂离子电池具有较高的初始放电容量和首次充放电效率，提升锂电池的能量密度和循环性能，还可以一定程度上改善隔离膜的热收缩性能，进而提高隔离膜的耐温性能和安全性。

本发明提供的上述补锂复合隔离膜在制备方法及应用方面，与现有锂离子电池制备工艺兼容性好，适用于产业化大批量生产。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种补锂复合隔离膜，采用如下技术方案：